第2章 第4节 动力装置 民航概论

1、第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置发动机的分类发动机的分类航空发动机活塞式发动机喷气式发动机涡轮喷气发动机涡轮螺旋桨发动机涡轮风扇发动机涡轮轴发动机第四节第四节 动力装置动力装置本节内容第四节第四节 动力装置动力装置一、活塞式发动机一、活塞式发动机u基本构件：气缸、活塞、连杆和曲轴u工作原理：气缸中的混合气体膨胀做功推动活塞运动，通过连杆与曲轴相连，将活塞的直线运动转化为曲轴的转动，将热能转化为机械能1.1.活塞式发动机特点活塞式发动机特点第四节第四节 动力装置动力装置工作原理工作原理第四节第四节 动力装置动力装置2.2.活塞式发动机特点活塞式发动机特点发动机本身不产

2、生推力，只能从轴上输出功率带动螺旋桨，由螺旋桨产生推力，因此螺旋桨也成为推进器。活塞式发动机与螺旋桨组合成为“活塞式动力装置”。随着飞行高度提高，大气稀薄，活塞式发动机的功率减小。第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置3.3.活塞式发动机的性能活塞式发动机的性能两个重要指标：（1）燃油消耗率即每马力小时（或千瓦小时）内消耗的燃油量；发动机每小时所消耗的燃油质量越少，产生的功率越大，则燃油消耗率越低，发动机的经济性越好。（2）重量功率比重量与发动机功率的比值。第四节第四节 动力装置动力装置二、螺旋桨二、螺旋桨 活塞式发动机不能单独驱动飞机，它必

3、须通过曲轴驱动螺旋桨才能使飞机运动，因此活塞式发动机需要与螺旋桨一起才能构成飞机的推进系统。第四节第四节 动力装置动力装置1. 1. 螺旋桨拉力的产生螺旋桨拉力的产生螺旋桨由叶片组成。叶片的横断面相当于机翼的翼型，它相对于空气运动时，把空气向后排开，空气的反作用力给它一个向前的拉力，从而推动飞机运动。第四节第四节 动力装置动力装置迎角（桨叶角）：迎角（桨叶角）：桨叶叶弦相对于迎面气流的角度。为什么螺旋桨做成扭曲形状？为什么螺旋桨做成扭曲形状？第四节第四节 动力装置动力装置2.2.螺旋桨的变距螺旋桨的变距所谓变矩螺旋桨，就是桨叶角可改变的螺旋桨。 随着飞行速度的提高，螺旋桨翼面的合成速度向叶弦靠

4、拢，使迎角变小，这样拉力就会减小 第四节第四节 动力装置动力装置3. 3. 螺旋桨的顺桨、回桨和反桨（逆桨）螺旋桨的顺桨、回桨和反桨（逆桨）顺桨顺桨:当双发（或多发）飞机一发失效后，为减小螺旋桨的飞行阻力，使桨叶角增加到90度左右。回桨回桨：顺桨反过程，一般在发动机重新启动时用。反桨（逆桨）反桨（逆桨）：使桨叶角减小到出现负桨叶迎角，产生负拉力，缩短着陆滑跑距离。第四节第四节 动力装置动力装置4. 4. 螺旋桨飞机的特点螺旋桨飞机的特点用途：用途：小型飞机和轻型直升机小型飞机和轻型直升机第四节第四节 动力装置动力装置三、燃气涡轮发动机三、燃气涡轮发动机 1212/vvtmtvvmmaF1.1.

5、喷气发动机的原理喷气发动机的原理 式中：m-是喷出的燃气的质量； v2-是燃气喷出时的速度； v1-是飞机的速度。根据牛顿第三定律：作用力等于反作用力，作用在飞机上的推力等于气体排出时所用的力。由牛顿第二定律：第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置（1 1）涡轮喷气发动机）涡轮喷气发动机 进气道飞行方向压气机燃烧室涡轮尾喷管驱动轴驱动轴w与活塞发动机相比结构简单，重量轻，推力大，w推进效率高，主要适用于高速飞行，特别是超音速飞行超音速飞行w耗油率大，噪声大第四节第四节 动力装置动力装置（1 1）进气道）进气道 功能：在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺

6、利地引入发动机，在飞行中还可通过冲压作用提高气体压力。 第四节第四节 动力装置动力装置（2 2）压气机）压气机 功能：通过旋转的叶片对气体进行压缩, 提高空气的压力, 为燃气膨胀作功创造条件，同时为飞机和发动机提供高压气源。第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置（3 3）燃烧室）燃烧室 功能：将喷嘴供应的燃油和压气机供应的空气混合燃烧释放热量，供给涡轮所需的均匀加热的平稳高温高压燃气流。第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置（4 4）涡轮）涡轮 功能：高温高压燃气膨胀，将热能转换成涡轮的机械能，同时驱动压气机和附件提供功率。在涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机

7、它还为螺旋桨和旋翼提供轴功率。第四节第四节 动力装置动力装置（5 5）尾喷管）尾喷管 功用：使从涡轮流出的燃气膨胀，加速，以一定的速度和要求的方向排入大气，得到需要的推力。也可通过反推力装置改变喷气方向，产生反推力，缩短飞机的滑跑距离。第四节第四节 动力装置动力装置反推反推 着陆时，使用反推可缩短着陆滑跑距离，减轻刹车的负荷。中断起飞等紧急情况时也要使用反推。第四节第四节 动力装置动力装置反推反推 第四节第四节 动力装置动力装置 燃油燃油 热能热能 机械能机械能 推力推力推力的产生推力的产生燃烧燃烧第四节第四节 动力装置动力装置（2 2）涡轮螺旋桨发动机）涡轮螺旋桨发动机 全部动力：螺旋桨拉力

8、为主，约90%，喷气产生推力只占10%左右。螺旋桨螺旋桨减速器减速器第四节第四节 动力装置动力装置螺旋桨飞机的特点螺旋桨飞机的特点第四节第四节 动力装置动力装置（3 3）涡轮风扇发动机）涡轮风扇发动机 由进气道、风扇风扇、压气机、燃烧室、涡轮、和喷管组成。第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置涡扇发动机的特点涡扇发动机的特点涡扇发动机组合了涡喷和涡桨发动机的优点。涡扇发动机组合了涡喷和涡桨发动机的优点。 效率高，适合高亚音速高亚音速（M=0.8-0.9）飞行 喷气噪音低，风扇噪音大推力由内涵和外涵共同产生，风扇是产生正推力的主要部件，约占80左右。目前，民航运输机民航运输

9、机广泛采用高涵道比的涡扇发动机，保证足够的推力和良好的经济性。第四节第四节 动力装置动力装置（4 4）涡轮轴发动机）涡轮轴发动机 由涡桨发动机改进而来，输出功率主要形式是轴功率，用于直升机。采用两套独立涡轮，工作涡轮带动压气机，维持发动机工作，自由涡轮通过齿轮箱带动旋翼。第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动力装置（5 5）桨扇发动机）桨扇发动机 又称无涵道风扇发动机。可看作带先进高速螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机，又可看作除去外涵道的超高涵道比涡轮风扇发动机，结合了涡轮螺旋桨发动机耗油率低和涡轮风扇发动机飞行速度高的优点，其有效涵道比为2560。 安70运输机第四节第四节 动力装置

10、动力装置发发动动机机适适用用范范围围第四节第四节 动力装置动力装置涡轮燃油系统 航空燃气涡轮发动机主要部件 附件系统进气道压气机燃烧室尾喷管 滑油系统 防火系统 防冰系统 起动系统第四节第四节 动力装置动力装置四、发动机性能参数四、发动机性能参数（1 1）发动机压力比）发动机压力比 发动机压力比指低压涡轮的出口总压与低压压气机进口总压之比。同气流通过发动机的加速成比例，对于轴流式压气机的涡扇发动机它表征推力，用用 EPR EPR 表示表示发动机性能主要由推力特性和燃油消耗特性来表征。 1.1.推力特性推力特性第四节第四节 动力装置动力装置（3 3）排气温度）排气温度 排气温度：涡轮进口总温是发

11、动机最重要、最关键的一个参数， 也是涡轮发动机的重要限制参数，用用EGTEGT表示表示。（4 4）风扇转速）风扇转速 高涵道比涡扇发动机，常用风扇转速，N1N1表征推力表征推力。（2 2）发动机涵道比）发动机涵道比 发动机涵道比：涡扇发动机通过外涵的空气质量流量质量流量与通过内涵的空气质量流量质量流量之比。涵道比为：1 左右是低涵道比； 2-3 左右是中涵道比； 4 以上是高涵道比。 第四节第四节 动力装置动力装置2.2.燃油消耗性能燃油消耗性能（1 1）燃油消耗率）燃油消耗率（2 2）燃油流量）燃油流量（3 3）燃油里程）燃油里程单位时间产生单位推力所消耗的燃油量。每台发动机单位时间消耗的燃油量。第四节第四节 动力装置动力装置五、发动机的安装位置五、发动机的安装位置安装在机翼上吊装在机翼下（翼吊布局）第四节第四节 动力装置动力装置第四节第四节 动力装置动