第6章 动力装置2011-1-130

1、2008-3-20空管技术室12008-3-202空管技术室 飞机的动力装置是飞机的核心部分，发动机被认为是飞机的心脏。w动力装置动力装置是指飞机提供动力的整个系统，它由发动机和其他附件组成。这些附件包括：发动机燃油系统、点火系统、润滑系统、控制仪表系统和反推力系统等。n发动机制造厂商：发动机制造厂商：普惠、罗罗和通用普惠、罗罗和通用等等2008-3-203空管技术室6.16.1发动机类型发动机类型2008-3-204空管技术室6.1 6.1 发动机类型发动机类型n按照发动机燃料燃烧所需的氧化剂的来源不同可分为：火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机自带氧化剂和燃烧剂。根据氧化剂和燃烧剂的型态

2、不同，又分为液体火箭发动机（见图1-4）和固体火箭发动机。空气喷气发动机中燃烧利用空气中的氧气。2008-3-205空管技术室燃气涡轮发动机类型燃气涡轮发动机类型n燃气涡轮发动机的主要类型有：燃气涡轮发动机的主要类型有：涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机（主要用于军机）；（主要用于军机）；涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机（主要用于干线飞机和军机）；（主要用于干线飞机和军机）；涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机（主要用于支线飞机）；（主要用于支线飞机）；涡轮轴发动机涡轮轴发动机（主要用于直升机）（主要用于直升机）. .此外还有螺旋桨及风扇组合的此外还有螺旋桨及风扇组合的桨扇发动机桨扇发动机. .2008-3

3、-206空管技术室2008-3-207空管技术室涡轮轴发动机2008-3-208空管技术室进气道（inlet duct）、压气机（compressor）、燃烧室（combustion）、涡轮（turbine）、尾喷管（nozzle）1.1.涡轮喷气发动机（涡轮喷气发动机（turbojet engineturbojet engine） 发动机发动机2008-3-209空管技术室（1 1）进气道）进气道 功能：在各种状态下, 将足够量的空气足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利地引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶片的振动和压气机失速。2008-3-2010空管技术室（2 2）

4、压气机）压气机 主要功能：通过旋转的叶片对对空气进行压缩空气进行压缩, 提高空气提高空气的压力的压力, 为燃气膨胀作功创造条件, 以改善发动机的经济性, 增大发动机的推力。 次要功能：热空气用于防冰；引气用于机舱增压、空调、燃油系统除冰；供应引气，冷却热部件。2008-3-2011空管技术室 工作原理：工作原理：（1）转子由涡轮带动高速旋转，空气被连续不断地吸入压气机；（2）旋转的转子的叶片使空气加速，增加能量使压力升高；（3）在随后的静子通道中减速（扩压）并将动能转换成压力。2008-3-2012空管技术室压气机分类压气机分类根据压气机的结构型式和气流的流动特点，航空燃气轮机用的压气机分：（

5、1 1）离心式压气机）离心式压气机空气在工作叶轮内沿远离叶轮旋转中心的方向流动（2 2）轴流式压气机）轴流式压气机空气在工作叶轮内基本沿发动机的轴线方向流动（3 3）混合式压气机）混合式压气机目前常用的是轴流式压气机目前常用的是轴流式压气机2008-3-2013空管技术室离心式压气机离心式压气机又称径向外流压气机，由导流器、 工作叶轮、 扩压器、导气管等部分组成，叶轮和扩压器是离心式压力机的两个主要部件。 气体流动：轴叶轮扩压器(静叶片)集气管进入燃烧室 2008-3-2014空管技术室两级单面叶轮离心式压气机单面叶轮 双面叶轮2008-3-2015空管技术室离心压气机的特点：离心压气机的特点

6、：优点：1. 单级增压比高；2. 稳定的工作范围宽；3. 结构简单可靠；4. 重量轻，所需起动功率小。缺点：1. 流动损失大，不适于多级，最多两级；2. 效率较低；3. 单位面积的流通能力低，迎风面积大，阻力大。2008-3-2016空管技术室轴流式压气机轴流式压气机 由高速旋转的转子以及与机匣固定在一起不动的静子组成。转子对空气作功, 压缩空气，提高空气的压力静子使空气扩压，继续提高空气的压力2008-3-2017空管技术室轴流式压气机轴流式压气机 压气机一级概念：1个工作叶轮1个位于其后的整流器就形成轴流式压气机的一级多级轴流式压气机概念：工作叶轮与整流环交错排列就形成了多级轴流式压气机。

7、多级轴流式压气机多级轴流式压气机 2008-3-2018空管技术室2008-3-2019空管技术室4.4.燃烧室燃烧室 （1 1）功用：）功用： 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。（2 2）对燃烧室的基本要求）对燃烧室的基本要求 点火可靠、燃烧稳定、燃烧效率高、压力损失小、尺寸小、出口温度场分布满足要求、燃烧完全、排气污染小、寿命长，能在地面和空中可靠的点燃。（3 3）燃烧室的类型）燃烧室的类型 多个单管燃烧室、环管形燃烧室和环形燃烧室 2008-3-2020空管技术室单管燃烧室单管燃烧室 优点：是设计简单，结构强度好，能够单个的拆

8、卸和更换。缺点：它们较重和需要更多的空间，需要复杂的空气供应管路，气动损失非常高。点火困难。 2008-3-2021空管技术室环管形燃烧室环管形燃烧室 优点：比多管燃烧室尺寸较小，重量较轻。它不需要复杂的空气供应管路，结构强度好。缺点：气动损失相当高和从一个火焰筒到另一个点火困难。 2008-3-2022空管技术室环形燃烧室环形燃烧室 优点：长度只有同样直径的环管形的75%，节省了重量和成本。消除了各个燃烧室之间的燃烧传播问题。冷却空气量的减少，燃烧效率提高。缺点：制造费用高，拆卸困难和耗费时间。 2008-3-2023空管技术室6.6.涡轮涡轮 （1 1）功用：）功用： 从燃烧室出来的燃气中

9、吸收能量，并将其膨胀到较低的压力和温度，产生扭矩。 实际就是将热燃气的能量转换成机械能为驱动压气机和附件提供功率。在涡轮螺旋桨、涡轮风扇和涡轮轴发动机它还为螺旋桨、风扇和旋翼提供轴功率。 涡轮是高温高压燃气作用下旋转做功的部件，由静子和转子组成，能量交换方式与压气机正好相反。 2008-3-2024空管技术室6.6.喷管喷管 （1 1）功用：）功用： 喷管的主要功用：是使从涡轮流出的燃气膨胀，加速，喷管的主要功用：是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。以一定的速度和要求的方向排入大气，得到需要的推力。w在涡轮喷气，涡轮风扇发动机中排气流的速度和压力产

10、生在涡轮喷气，涡轮风扇发动机中排气流的速度和压力产生推力；推力；w在涡轮螺旋桨发动机中，排气流只提供少量的推力，大部在涡轮螺旋桨发动机中，排气流只提供少量的推力，大部分能量已经由涡轮吸收，用来驱动螺旋桨。分能量已经由涡轮吸收，用来驱动螺旋桨。2008-3-2025空管技术室6.6.喷管喷管 2008-3-2026空管技术室2008-3-2027空管技术室2008-3-2028空管技术室2008-3-2029空管技术室螺旋桨螺旋桨减速器减速器2008-3-2030空管技术室2008-3-2031空管技术室2008-3-2032空管技术室2008-3-2033空管技术室2008-3-2034空管技

11、术室2008-3-2035空管技术室2008-3-2036空管技术室2008-3-2037空管技术室2008-3-2038空管技术室2008-3-2039空管技术室2008-3-2040空管技术室1212/vvtmtvvmmaF2008-3-2041空管技术室2008-3-2042空管技术室2008-3-2043空管技术室2008-3-2044空管技术室n从推力的分布可以看出从推力的分布可以看出,对涡喷发动机而言对涡喷发动机而言,产生最大正推力的部件是压气机产生最大正推力的部件是压气机,产生产生最大最大负推力的部件是涡轮。负推力的部件是涡轮。n需要特别强调的是需要特别强调的是:n对涡轮风扇发动

12、机对涡轮风扇发动机,由于由于风扇风扇实际上起着与实际上起着与压气机相同的作用压气机相同的作用,可以看成是低压压气机可以看成是低压压气机的一部分的一部分,所以风扇也是产生正推力的主要所以风扇也是产生正推力的主要部件之一。部件之一。2008-3-2045空管技术室2008-3-2046空管技术室2008-3-2047空管技术室2008-3-2048空管技术室2008-3-2049空管技术室2008-3-2050空管技术室2008-3-2051空管技术室2008-3-2052空管技术室2008-3-2053空管技术室2008-3-2054空管技术室2008-3-2055空管技术室2008-3-205

13、6空管技术室2008-3-2057空管技术室2008-3-2058空管技术室2008-3-2059空管技术室2008-3-2060空管技术室2008-3-2061空管技术室2008-3-2062空管技术室2008-3-2063空管技术室2008-3-2064空管技术室6.56.5发动机主要部件发动机主要部件2008-3-2065空管技术室2008-3-2066空管技术室2008-3-2067空管技术室2008-3-2068空管技术室图2-3 离心式压气机2008-3-2069空管技术室2008-3-2070空管技术室2008-3-2071空管技术室2008-3-2072空管技术室2008-3-

14、2073空管技术室2008-3-2074空管技术室2008-3-2075空管技术室2008-3-2076空管技术室燃烧室熄火问题n在飞行中在飞行中,燃烧室熄火燃烧室熄火而造成的发动机空中而造成的发动机空中停车是一种严重的事故征候。停车是一种严重的事故征候。n当燃烧室熄火时当燃烧室熄火时,发动机声音不正常发动机声音不正常,转速和转速和排气温度突然下降排气温度突然下降,油门操纵失灵油门操纵失灵,发动机失发动机失去推力。去推力。n对双发飞机对双发飞机,当其中一发动机空中停车时当其中一发动机空中停车时,飞飞机将迅速向失效的发动机一侧倾斜。机将迅速向失效的发动机一侧倾斜。所以所以,发动机空中停车时发动机

15、空中停车时,若飞行员处置不当若飞行员处置不当,将会将会直接危及飞行安全。直接危及飞行安全。2008-3-2077空管技术室熄火熄火n例如例如,1982年年6月月24日日,英国航空公司一架英国航空公司一架B747飞机飞行途中吸人印尼加拉贡火山喷发的飞机飞行途中吸人印尼加拉贡火山喷发的火山灰火山灰,使四台发动机全部熄火停车使四台发动机全部熄火停车,空中失空中失去推力达去推力达13min,后来飞机脱离了烟尘区，发后来飞机脱离了烟尘区，发动机空中启动成功动机空中启动成功,飞机才安全降落在雅加飞机才安全降落在雅加达。达。2008-3-2078空管技术室(二二)飞行条件对熄火的影响飞行条件对熄火的影响n在

16、实际飞行中在实际飞行中,主要受主要受飞行高度飞行高度和和发动机转发动机转速速的影响。的影响。n1.飞行高度对熄火的影响飞行高度对熄火的影响n发动机在高空工作时发动机在高空工作时,燃烧室比较容易熄火。燃烧室比较容易熄火。n2.发动机转速对熄火的影响发动机转速对熄火的影响n发动机在小转速状态工作发动机在小转速状态工作时时,容易发生熄火容易发生熄火n发动机在发动机在高空小转速高空小转速工作状态时工作状态时,燃烧室燃烧室最容易最容易熄火。熄火。2008-3-2079空管技术室2008-3-2080空管技术室2008-3-2081空管技术室图3-2 双转子涡轮2008-3-2082空管技术室2008-3-2083空管技术室 反力式涡轮 冲击式涡轮冲击式涡轮2008-3-208