航空航天概論-第三章飛行器動(dòng)力系統(tǒng)

1、第三章 飛行器動(dòng)力系統(tǒng) 13.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類及特點(diǎn)23.2 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要組成 33.2 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理43.2 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式（星形 X形 V形 直立式 對(duì)立式） 星形發(fā)動(dòng)機(jī) 直立式發(fā)動(dòng)機(jī) V形發(fā)動(dòng)機(jī) 53.2 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī) 直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī) 水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī) V形6缸發(fā)動(dòng)機(jī) 63.2 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī) 73.2 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng) 燃料系統(tǒng) 點(diǎn)火系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 啟動(dòng)系統(tǒng) 定時(shí)系統(tǒng)航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)功率:發(fā)動(dòng)機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳的功率稱為有效功率（kW）功率重量比：發(fā)動(dòng)機(jī)

2、提供的功率和發(fā)動(dòng)機(jī)重量之比（kW/kg）燃料消耗率(耗油率)：衡量發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，產(chǎn)生1kW功率在每小時(shí)所消耗的燃料的質(zhì)量（kg/kW/h)83.3 空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 9高壓燃?xì)庀蚝髧娚溥^程使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生向前的推力 10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)壓氣機(jī) 燃燒室 渦輪 。 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) 垂直起落發(fā)動(dòng)機(jī)111、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的五個(gè)組成部分 進(jìn)氣道 壓氣機(jī) 燃燒室 渦輪機(jī) 尾噴管121、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 進(jìn)氣道系統(tǒng)整理進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流，消除旋渦，保證發(fā)動(dòng)機(jī)所需的空氣量；將高速氣流逐漸降下來，盡量將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?shì)能

3、，保證壓氣機(jī)有良好的工作條件 。進(jìn)氣道形狀 13渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的布局位置 機(jī)頭正面進(jìn)氣 兩側(cè)進(jìn)氣（機(jī)身、翼根）腹部進(jìn)氣 背部進(jìn)氣 短艙正面進(jìn)氣14渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的布局位置機(jī)頭正面進(jìn)氣 15渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的布局位置16渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的布局位置17渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的布局位置18渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的布局位置191、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 壓氣機(jī) 提高進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的空氣壓力 。201、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 燃燒室燃料與高壓空氣混合燃燒的地方211、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪 將燃燒室出口的高溫、高壓氣體的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)、風(fēng)扇、螺旋槳和其他附件 221、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 加力燃

4、燒室 飛機(jī)突破音速的主要手段 231、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 尾噴管 整理燃燒后的氣流，燃?xì)馀蛎?，加速噴出產(chǎn)生推力 242、渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī) 螺旋槳提供拉力，燃?xì)馓峁┥倭客屏?；低亞聲速飛行時(shí)效率高，耗油率小，經(jīng)濟(jì)性能好 252、渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī) 263、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 能量損失小，耗油率低，經(jīng)濟(jì)性好，噪音水平低，效率高 起飛推力大。涵道比：外股氣流與內(nèi)股氣流流量之比273、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)展方向：低涵道比的軍用加力發(fā)動(dòng)機(jī)高涵道比、高渦輪前溫度、高增壓比的民用發(fā)動(dòng)機(jī)284、渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)效率高，省油；適用于高亞音速飛行 294、渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)305、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) 現(xiàn)代直升機(jī)的主要?jiǎng)恿Ρ然钊l(fā)動(dòng)機(jī)易于啟

5、動(dòng)、功率大、質(zhì)量輕、體積小，振動(dòng)小，噪聲低，航程、速度、升限、裝載量大；耗油率較大315、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) 美國(guó)AH-64“阿帕奇”武裝直升機(jī)，世界十大武裝直升機(jī)。引擎為兩具通用電氣T700渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝在旋轉(zhuǎn)軸的兩旁，排氣口位于機(jī)身較高處。 326、垂直起落發(fā)動(dòng)機(jī) 可轉(zhuǎn)噴口的渦輪扇發(fā)動(dòng)機(jī) 336、垂直起落發(fā)動(dòng)機(jī) 346、垂直起落發(fā)動(dòng)機(jī) X-32B是波音公司參與美國(guó)空軍聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)（JSF）計(jì)劃的驗(yàn)證機(jī)，但是最終敗給了洛-馬公司的X-35（F-35） X-32BF-35X-32BF-35“閃電-II”型戰(zhàn)斗機(jī)裝備的是由普拉特-惠特尼公司研制的F-135發(fā)動(dòng)機(jī)，最大推力達(dá)4萬磅(超過18噸)-

6、這使其成為有史以來最為強(qiáng)勁的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。與其前輩一樣，F(xiàn)-135同樣配備有矢量推力噴嘴。它不但可保障F-35具有非常高的機(jī)動(dòng)性能，而且可縮短戰(zhàn)機(jī)的起降距離。 35沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)組成進(jìn)氣道（擴(kuò)壓器）、燃燒室、尾噴管 特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，推重比大，成本低，高速狀態(tài)(Ma2)下，經(jīng)濟(jì)性好，耗油率低；低速時(shí)推力小、耗油率高，工作范圍窄，對(duì)飛行狀況的變化敏感 36沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)X-43A飛機(jī)長(zhǎng)3.65米，翼展1.5米，采用沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)能從高空稀薄的大氣中獲取氧，保證推進(jìn)器正常工作。飛行速度9.7馬赫，創(chuàng)造了接近十倍音速的新紀(jì)錄。一架B-52B重型轟炸機(jī)運(yùn)載一架X-43A飛機(jī)和一枚“天馬”助推火

7、箭，與X-43A捆綁在一起的飛馬火箭點(diǎn)火，將X-43A推至大約2.9萬米的高空。接下來，X-43A發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，獨(dú)立飛行。 37渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài) 起飛狀態(tài)：推力最大，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和渦輪前溫度都最高，允許工作510min 。最大狀態(tài)：起飛推力的85%90%，工作時(shí)間不超過30。 額定狀態(tài)：推力等稍低于最大狀態(tài)，連續(xù)工作 。巡航狀態(tài)：起飛推力的65%75%，耗油率低，經(jīng)濟(jì)性好，連續(xù)工作 。慢車狀態(tài)：起飛推力的3%5%，穩(wěn)定工作的最小轉(zhuǎn)速狀態(tài)，效率很低，允許工作510min。 383.4 火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 不僅自帶燃燒劑，而且自帶氧化劑 ?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù) 推力 (N)沖量和總沖 推力對(duì)工作

8、時(shí)間的積分，反映了發(fā)動(dòng)機(jī)工作能力的大小（Ns）比沖 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒1kg推進(jìn)劑所產(chǎn)生的能量（m/s)39液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的組成及工作原理 推進(jìn)劑輸送系統(tǒng) 流量調(diào)節(jié)控制活門推力室(噴注器、燃燒室、噴管) 冷卻系統(tǒng)40液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)功用：按要求的流量和壓力向燃燒室輸送推進(jìn)劑41液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 推力室功用：將液體推進(jìn)劑混合、燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成推力 42液體推進(jìn)劑 對(duì)推進(jìn)劑的要求能量高良好的物理和化學(xué)安定性無毒性，對(duì)金屬無腐蝕作用推進(jìn)劑中有一組元傳熱性好，可用來冷卻推力室壁粘度小燃燒性能好經(jīng)濟(jì)性好、成本低43液體推進(jìn)劑 主要的液體推進(jìn)劑氧化劑 液氧O2 液氟F2 硝酸HNO3

9、過氧化氫H2O2 四氧化二氮N2O4燃燒劑 液氫H2 航空煤油 肼及其衍生物N2H4(CH3)2N2H2 混胺 44液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 比沖高，推力范圍大，能反復(fù)起動(dòng)，推力大小較易控制，工作時(shí)間長(zhǎng)；固體推進(jìn)劑性能穩(wěn)定，可長(zhǎng)期貯存。缺點(diǎn) 推進(jìn)劑不宜長(zhǎng)期貯存，作戰(zhàn)使用性能差 45固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 1、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的組成及工作原理 組成藥柱、燃燒室、噴管組件、點(diǎn)火裝置 46固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 2、 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑 藥柱形狀和特點(diǎn) 47固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；操作簡(jiǎn)便； 固體推進(jìn)劑性能穩(wěn)定，可長(zhǎng)期貯存。缺點(diǎn) 推進(jìn)劑能量比液體推進(jìn)劑低，比沖較?。还ぷ鲿r(shí)間短，燃燒室壓力和工作時(shí)間對(duì)裝藥初始溫度較敏感； 推力大小、方向調(diào)節(jié)困難； 重復(fù)起動(dòng)困難，一般只能一次性工作。48固-液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 1、固-液混合發(fā)動(dòng)機(jī)的組成和工作原理2、固-液混合發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 混合推進(jìn)劑性能較好； 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；推力調(diào)節(jié)、重復(fù)起動(dòng)方便493.5 組合發(fā)動(dòng)機(jī) 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)組合 503.5 組合發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)組合 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)組合 513.6 非常規(guī)推進(jìn)系統(tǒng) 電推進(jìn)系統(tǒng) 核推進(jìn)系統(tǒng) 太陽能推進(jìn)系統(tǒng)523.6 非常規(guī)推進(jìn)系統(tǒng) 將太陽能