1903年,萊特兄弟打開了人類的航空之門,實(shí)現(xiàn)了無(wú)數(shù)人翱翔藍(lán)天的夢(mèng)想。百年來(lái),人類的航空工業(yè)不斷發(fā)展,形式各樣的航空器層出不窮。這其中離不開航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和進(jìn)步。而作為飛機(jī)的“心臟”,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展也是一步千里,航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械,為航空器提供飛行所需動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。 作為飛機(jī)的心臟,被譽(yù)為“工業(yè)之花”,它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性,是一個(gè)國(guó)家科技、工業(yè)和國(guó)防實(shí)力的重要體現(xiàn)。目前,世界上能夠獨(dú)立研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家,技術(shù)門檻很高。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)按照性質(zhì)來(lái)分,可以分為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),那么他們?nèi)咧g的差別在哪里呢?下面小編來(lái)分析一下。 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)資料 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)為航空器提供飛行動(dòng)力的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣螺旋槳等推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推進(jìn)力(見航空發(fā)動(dòng)機(jī))。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)主要由曲軸、連桿、活塞、汽缸、分氣機(jī)構(gòu)和機(jī)匣等部件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)前部有減速器,以降低輸出軸的轉(zhuǎn)速。大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)匣后部裝有增壓器以提高發(fā)動(dòng)機(jī)高空性能。活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能通常用轉(zhuǎn)速特性、螺旋槳特性和高度特性表示。油門全開或進(jìn)氣壓力維持不變時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和耗油率隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)速特性,又稱外部特性。在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝定距螺旋槳時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)功率和耗油率隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系稱螺旋槳特性。這時(shí)轉(zhuǎn)速的改變是靠控制油門桿實(shí)現(xiàn)的。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí),功率和耗油率隨飛行高度的變化關(guān)系稱為高度特性。由于有增壓器對(duì)吸入空氣增壓,在某一高度以下可保持進(jìn)氣壓力恒定,而大氣溫度又隨高度增加而下降,所以在此高度以下發(fā)動(dòng)機(jī)的功率仍隨高度增加而略有增加。這個(gè)高度稱額定高度。在額定高度以上發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨高度增加而下降。 典型代表:梅林活塞式發(fā)動(dòng)機(jī) 羅爾斯-羅伊斯的梅林是一個(gè)英國(guó)的液體冷卻,V-12活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī),27升(1.650立方米)的能力。勞斯萊斯有限公司設(shè)計(jì)和制造的引擎,這是最初被稱為PV-12: PV-12就變得很著名的梅林,隨著公司的活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)后猛禽命名約定。PV-12第一次跑于1933年,經(jīng)過(guò)多次修改,第一條生產(chǎn)變種建于1936年。第一架作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)入服務(wù)使用的梅林的的費(fèi)爾雷戰(zhàn),颶風(fēng)和Supermarine烈性。更多梅林Avro蘭卡斯特的四引擎重型轟炸機(jī)比任何其他飛機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)有最密切相關(guān)的噴火,噴火式戰(zhàn)斗機(jī)的首飛,于1936年開始。迅速應(yīng)用的發(fā)展,帶來(lái)了一系列的關(guān)于戰(zhàn)時(shí)需要,顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和耐用性。被認(rèn)為是英國(guó)的標(biāo)志,梅林是二戰(zhàn)時(shí)期最成功的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)之一,和許多變種,建立由羅爾斯-羅伊斯公司在德比,克魯和格拉斯哥,以及福特在特拉福德公園 工廠,靠近曼徹斯特的英國(guó)帕卡德V-1650。是建立在美國(guó)的一個(gè)版本,梅林。在1950年停止生產(chǎn),共近15萬(wàn)發(fā)動(dòng)機(jī)已交付后,后面的變種被用于飛機(jī)和軍用運(yùn)輸機(jī)。在軍事用途的梅林所取代,其更大的的能力的stablemate,羅爾斯·羅伊斯公司格里芬。留在英國(guó)皇家空軍服務(wù)的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)與英國(guó)戰(zhàn)役紀(jì)念飛行,和許多恢復(fù)的飛機(jī)在全球私有制。 性能參數(shù) 輸出功率:1290馬力(962千瓦)在3,000 rpm起飛。1,565馬力(1,167千瓦)在3000轉(zhuǎn)每分鐘在12250英尺(3,740 M,MS齒輪)。1,580馬力(1,178千瓦)在3000轉(zhuǎn)23500英尺(7,200米,F(xiàn)S齒輪)。比功率:0.96馬力/立方米(43.6千瓦/L)。壓縮比:6:1。燃油消耗低39 IMP加侖 /小時(shí)(50 177 /小時(shí)),最大的88 IMP加侖/小時(shí)(50到400 /小時(shí))。功率-重量比: 0.96馬力/磅(1.58千瓦/千克)在最大功率。 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)資料 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或稱燃?xì)廨啓C(jī),是屬于熱機(jī)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)可以是一個(gè)廣泛的稱呼,基本原理大同小異,包括燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等等都包含在內(nèi)。而一般所指的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),通常是指用于船舶(以軍用作戰(zhàn)艦艇為主)、車輛(通常是體積龐大可以容納得下燃?xì)鉁u輪機(jī)的車種,例如坦克、工程車輛等)、發(fā)電機(jī)組等的。與推進(jìn)用的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)不同之處,在于其渦輪機(jī)除了要帶動(dòng)壓縮機(jī)外,還會(huì)另外帶動(dòng)傳動(dòng)軸,傳動(dòng)軸再連上車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)、船舶的螺旋槳或發(fā)電機(jī)等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的航空發(fā)動(dòng)機(jī),是20世紀(jì)50年代以來(lái)主要的航空動(dòng)力形式,而且在可預(yù)見的未來(lái),還沒有任何其他動(dòng)力形式可以完全取代它。 典型代表:F110渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) F110第四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)是美國(guó)通用電氣公司從轟炸機(jī)用的F101改型而來(lái)的戰(zhàn)斗機(jī)用的加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)1980年和1981年兩年的廣泛試驗(yàn),達(dá)到或部分超過(guò)了預(yù)期的目標(biāo)。在F-16飛機(jī)上的試飛結(jié)果證明,F(xiàn)101DFE無(wú)需作重大改進(jìn)就可以裝在這種飛機(jī)上使用。在F-14飛機(jī)上的試飛結(jié)果表明,飛機(jī)的留空時(shí)間和作戰(zhàn)半徑都比裝原來(lái)TF30發(fā)動(dòng)機(jī)的增加25%。在試飛中,發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需調(diào)整,并且油門桿的使用不受限制。在1982年12月的一次試驗(yàn)中,完成了5004個(gè)總累積循環(huán)(TAC),其熱端部件壽命為當(dāng)時(shí)新采購(gòu)的F100發(fā)動(dòng)機(jī)的三倍。與F101-GE-100發(fā)動(dòng)機(jī)相比,F(xiàn)110有以下幾方面的改變:風(fēng)扇由2級(jí)改為3級(jí),壓比提高到3.2,直徑減小到970mm,涵道比由2.01減到0.87;為適應(yīng)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高,重新設(shè)計(jì)了低壓渦輪;為滿足戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動(dòng)飛行要求,設(shè)計(jì)過(guò)載提高到10;對(duì)控制系統(tǒng)作了改進(jìn),增加了備份裝置;為適應(yīng)F-14、F-16和特別是F-15飛機(jī)的機(jī)體,對(duì)外部尺寸、管線和防冰系統(tǒng)作了必要的修改;最后,也是很容易被忽略的一點(diǎn),就是為了減輕重量而不犧牲耐久性,對(duì)核心機(jī)以外的幾乎所有部件和系統(tǒng)都采取了減重措施。 性能參數(shù):最大加力推力(daN):12268,中間加力推力(daN):7117,最大推力(daN):8451,中間油耗率[kg/(daN·h)]:0.7,加力油耗率[kg/daN·]:2.02~2.05,推重比:7.07。 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)資料 沖壓噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱沖壓發(fā)動(dòng)機(jī))是一種構(gòu)造非常簡(jiǎn)單、可以發(fā)出很大推力、適用于高空高速飛行的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣的方法,是靠飛行器高速飛行時(shí)的相對(duì)氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中減速,將動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓力能(例如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),理論上可使空氣壓力提高37倍)。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí),高速氣流迎面向發(fā)動(dòng)機(jī)吹來(lái),在進(jìn)氣道內(nèi)擴(kuò)張減速,氣壓和溫度升高后進(jìn)入燃燒室與燃油(一般為煤油)混合燃燒,將溫度提高到2000一2200℃甚至更高,高溫燃?xì)怆S后經(jīng)推進(jìn)噴管膨脹加速,由噴口高速排出而產(chǎn)生推力。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān),如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),在地面產(chǎn)生的靜推力可以超過(guò)200千牛。 典型代表:美國(guó)X-51超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī) 2008年9月,由美國(guó)普拉特·惠特尼-洛克達(dá)因公司研制的雙模式?jīng)_壓/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)完成了在美國(guó)航空航天局蘭利研究中心的8英尺高溫風(fēng)洞試驗(yàn)。完成此次地面試驗(yàn)后,該發(fā)動(dòng)機(jī)就將安裝在X-51A“乘波者”高超聲速演示樣機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。X-51A是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局進(jìn)行的聯(lián)合項(xiàng)目,價(jià)值2.46億美元, |
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