講解航空發(fā)動機分類及原理(航空發(fā)動機控制原理),航空發(fā)動機是一種高度復雜和精密的熱力機械，為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。作為飛機的心臟，被譽為"工業(yè)之花"，它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是一個國家科技、工業(yè)和國防實力的重要體現(xiàn)。
01 活塞發(fā)動機
對航空發(fā)動機而言，最先使用的就是活塞式發(fā)動機，其工作原理是指活塞承載燃氣壓力，在氣缸中進行反復運動，并依據(jù)連桿將這種運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)活動。
在20世紀初期，萊特兄弟將一臺4缸、水平直列式水冷發(fā)動機改裝后，成功用到了“飛行者一號”飛機上，完成了飛行試驗。這也是人類歷史上第一次具有動力、可以載人、平穩(wěn)運行、可操作的飛行器成功飛行。在第二次世界大戰(zhàn)中，活塞式發(fā)動機得到了技術(shù)革新，優(yōu)化了發(fā)動機的性能和運行效率。
活塞式發(fā)動機主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機構(gòu)、螺旋槳減速器、機匣等組成。氣缸是混合氣（汽油和空氣）進行燃燒的地方，氣缸內(nèi)容納活塞做往復運動。發(fā)動機工作時氣缸溫度很高，所以氣缸外壁上有許多散熱片，用以擴大散熱面積。
▲活塞式星型發(fā)動機
氣缸在發(fā)動機殼體（機匣）上的排列形式多為星形或V形。常見的星形發(fā)動機有5個、7個、9個、14個、18個或24個氣缸不等。在單缸容積相同的情況下，氣缸數(shù)目越多發(fā)動機功率越大。
▲活塞式星型發(fā)動機
在噴氣發(fā)動機出現(xiàn)之前，活塞式飛機發(fā)動機大多采用星型設(shè)計，因其曲軸短戰(zhàn)場生存性強，結(jié)構(gòu)緊湊占用飛機空間小而被艦載機廣泛使用，其余發(fā)動機則采用V型設(shè)計。
▲星型發(fā)動機用于飛機
星型發(fā)動機沿軸向放置在機頭，輸出軸直接連接槳葉，比直列式活塞發(fā)動機更合理的利用了空間，省去了減速機構(gòu)和動力變向傳遞機構(gòu)等，利于減輕機身重量，使機體更靈活。
02 渦噴/渦扇發(fā)動機
20世紀30年代后期到20世紀40年代初，噴氣發(fā)動機在英國和德國的誕生，開創(chuàng)了噴氣推進新時代和航空事業(yè)的新紀元。現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機的結(jié)構(gòu)由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成，戰(zhàn)斗機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。
渦輪噴氣發(fā)動機仍屬于熱機的一種，就必須遵循熱機的做功原則：在高壓下輸入能量，低壓下釋放能量。噴氣式發(fā)動機和活塞式發(fā)動機都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段。
不同的是，在活塞式發(fā)動機中這四個階段是分時依次進行的，但在噴氣發(fā)動機中則是連續(xù)進行的，氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動機的各個部分，就對應著活塞式發(fā)動機的四個工作位置。
空氣首先進入的是發(fā)動機的進氣道，當飛機飛行時，可以看作氣流以飛行速度流向發(fā)動機，由于飛機飛行的速度是變化的，而壓氣機適應的來流速度是有一定的范圍的，因而進氣道的功能就是通過可調(diào)管道，將來流調(diào)整為合適的速度。
進氣道后的壓氣機是專門用來提高氣流壓力的，空氣流過壓氣機時，壓氣機工作葉片對氣流做功，使氣流的壓力，溫度升高。在亞音速時，壓氣機是氣流增壓的主要部件。
從燃燒室流出的高溫高壓燃氣，流過同壓氣機裝在同一條軸上的渦輪。燃氣的部分內(nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機械能，帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)，在渦輪噴氣發(fā)動機中，氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等于壓氣機壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。
經(jīng)過燃燒后，渦輪前的燃氣能量大大增加，因而在渦輪中的膨脹比遠小于壓氣機中的壓縮比，渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機進口高很多，發(fā)動機的推力就是這一部分燃氣的能量而來的。
從渦輪中流出的高溫高壓燃氣，在尾噴管中繼續(xù)膨脹，以高速沿發(fā)動機軸向從噴口向后排出。這一速度比氣流進入發(fā)動機的速度大得多，使發(fā)動機獲得了反作用的推力。
03 渦槳/渦軸發(fā)動機
渦槳/渦軸發(fā)動機是在渦噴發(fā)動機誕生、成熟后，將活塞發(fā)動機渦輪化而研制發(fā)展的新型動力。渦槳發(fā)動機代替活塞螺旋槳發(fā)動機用于固定翼飛機，渦軸發(fā)動機代替活塞軸發(fā)動機用于旋翼直升機。
渦槳、渦軸發(fā)動機主機結(jié)構(gòu)基本是一樣的，只是中間減速傳動系統(tǒng)和推進器不同，所以二者有較大的通用性，容易互相改型派生。
渦輪螺旋槳發(fā)動機，簡稱渦槳發(fā)動機，由螺旋槳和燃氣發(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動。由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠比渦輪低，只有大約1000轉(zhuǎn)/分，為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi)，需要在它們之間安裝一個減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動螺旋槳。
這種減速器的負荷重，結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高，它的重量一般相當于壓氣機和渦輪的總重，作為發(fā)動機整體的一個部件，減速器在設(shè)計、制造和試驗中占有相當重要的地位。
渦輪螺旋槳發(fā)動機的螺旋槳后的空氣流就相當于渦輪風扇發(fā)動機的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動機大很多，氣流量也遠大于內(nèi)涵道，因此這種發(fā)動機實際上相當于一臺超大涵道比的渦輪風扇發(fā)動機。
由于涵道比大，渦輪螺旋槳發(fā)動機在低速下效率要高于渦輪風扇發(fā)動機，但受到螺旋槳效率的影響，它的適用速度不能太高，一般要小于900km/h。在中低速飛機或?qū)Φ退傩阅苡袊栏褚蟮难策墶⒎礉摶驕缁鸬阮愋惋w機中的到廣泛應用。
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