飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程回顧

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程回顧飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程回顧飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了哪些歷程?下面是的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程資料歡迎閱讀。1、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期早期液冷發(fā)動(dòng)機(jī)居主導(dǎo)地位很早以前，我們的祖先就幻想像鳥一樣在天空中自由飛翔，也曾作過(guò)各種嘗試，但是多半因?yàn)閯?dòng)力源問(wèn)題未獲得解決而歸于失敗。最初曾有人把專門設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)裝到飛機(jī)上去試，但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)太重，都沒有成功。到19世紀(jì)末，在內(nèi)燃機(jī)開始用于汽車的同時(shí)，人們即聯(lián)想到把內(nèi)燃機(jī)用到飛機(jī)上去作為飛機(jī)飛行的動(dòng)力源，并著手這方面的試驗(yàn)。1903年，萊特兄弟把一臺(tái)4缸、水平直列式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)改裝之后，成功地用到他們的"飛行者一號(hào)"飛機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)只發(fā)出8.95kW的功率，重量卻有81kg,功重比為0.11kW/daN。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)兩根自行車上那樣的鏈條，帶動(dòng)兩個(gè)直徑為2.6m的木制螺旋槳。首次飛行的留空時(shí)間只有12s，飛行距離為36.6m。但它是人類歷史上第一次有動(dòng)力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操作的重于空氣飛行器的成功飛行。當(dāng)時(shí)，飛機(jī)的飛行速度還比較小，氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻困難。為了冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)裸露在外，阻力又較大。因此，大多數(shù)飛機(jī)特別是戰(zhàn)斗機(jī)采用的是液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。期間，1908年由法國(guó)塞甘兄弟發(fā)明旋轉(zhuǎn)汽缸氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)曾風(fēng)行一時(shí)。這種曲軸固定而汽缸旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)終因功率的增大受到限制，在固定汽缸的氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻問(wèn)題解決之后退出了歷史舞臺(tái)。兩次世界大戰(zhàn)之間的重要技術(shù)發(fā)明在兩次世界大戰(zhàn)之間，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)幾項(xiàng)重要的發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩既減小了飛機(jī)阻力，又解決了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻困難問(wèn)題，甚至可以的設(shè)計(jì)兩排或四排汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)，為增加功率創(chuàng)造了條件;廢氣渦輪增壓器提高了高空條件下的進(jìn)氣壓力，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的高空性能;變距螺旋槳可增加螺旋槳的效率和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出;內(nèi)充金屬鈉的冷卻排氣門解決了排氣門的過(guò)熱問(wèn)題;向汽缸內(nèi)噴水和甲醇的混合液可在短時(shí)內(nèi)增加功率三分之一;高辛烷值燃料提高了燃油的抗爆性，使汽缸內(nèi)燃燒前壓力由2~3逐步增加到5~6，甚至8~9既提高了升功率，又降低了耗油率。從20世紀(jì)20年代中期開始，氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，但液冷發(fā)動(dòng)機(jī)仍有一席之地在此期間，在整流罩解決了阻力和冷卻問(wèn)題后，氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)由于有剛性大，重量輕，可靠性、維修性和生存性好功率增長(zhǎng)潛力大等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展,并開始在大型轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和對(duì)地攻擊機(jī)上取代液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。在20世紀(jì)20年代中期，美國(guó)萊特公司和普?惠公司先后發(fā)展出單排的〃旋風(fēng)〃和〃颶風(fēng)〃以及〃黃蜂〃和〃大黃蜂〃發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率超過(guò)400kW,功重比超過(guò)lkW/daN。到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時(shí)，由于雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功，發(fā)動(dòng)機(jī)功率已提高到600~820kW。此時(shí)，螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度已超過(guò)500km/h，飛行高度達(dá)10000m。在第二次世紀(jì)大戰(zhàn)期間，氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)向大功率方向發(fā)展其中比較著名的有普?惠公司的雙排〃雙黃蜂"((R-2800)和四排〃巨黃蜂〃(R-4360)。前者在1939年7月1日定型，開始時(shí)功率為1230kW，共發(fā)展出5個(gè)系列幾十個(gè)改型，最后功率達(dá)到2088kW，用于大量的軍民用飛機(jī)和直升機(jī)。單單為P-47戰(zhàn)斗機(jī)就生產(chǎn)了24000臺(tái)R-2800發(fā)動(dòng)機(jī)，其中P-47J的最大速度達(dá)805km/h。雖然有爭(zhēng)議,但據(jù)說(shuō)這是第二次世界大戰(zhàn)中飛得最快的戰(zhàn)斗機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在航空史上占有特殊的地位。在航空博物館或航空展覽會(huì)上，R-2800總是放置在中央位置。甚至有的航空史書上說(shuō)，如果沒有R-2800發(fā)動(dòng)機(jī)，在第二次世界大戰(zhàn)中盟國(guó)的取勝要困難得多。后者有四排28個(gè)汽缸，排量為71.5L，功率為2200~3000kW，是世界上功率最大的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，用于一些大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)。1941年，圍繞六臺(tái)R-4360發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的B-36轟炸機(jī)是少數(shù)推進(jìn)是飛機(jī)之一，但未投入使用。萊特公司的R-2600和R-3350發(fā)動(dòng)機(jī)也是很有名的雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)。前者在1939推出，功率為1120kW，用于第一架載買票旅客飛越大西洋的波音公司"快帆"314型四發(fā)水上飛機(jī)以及一些較小的魚雷機(jī)、轟炸機(jī)和攻擊機(jī)。后者在1941年投入使用，開始時(shí)功率為2088kW，主要用于著名的B-29〃空中堡壘〃戰(zhàn)略轟炸機(jī)。R-3350在戰(zhàn)后發(fā)展出一種重要改型--渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)三個(gè)沿周向均布的廢氣渦輪，每個(gè)渦輪在最大狀態(tài)下可發(fā)出150kW的功率。這樣，R-3350的功率提高到2535kW，耗油率低達(dá)0.23kg/(kW?h)。1946年9月，裝兩臺(tái)R-3350渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)的P2V1"海王星〃飛機(jī)創(chuàng)造了18090km的空中不加油的飛行距離世界紀(jì)錄。液冷發(fā)動(dòng)機(jī)與氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)之間的競(jìng)爭(zhēng)在第二次世界大戰(zhàn)中仍在繼續(xù)。液冷發(fā)動(dòng)機(jī)雖然有許多缺點(diǎn)，但它的迎風(fēng)面積小，對(duì)高速戰(zhàn)斗機(jī)特別有利。而且，戰(zhàn)斗機(jī)的飛行高度高，受地面火力的威脅小液冷發(fā)動(dòng)機(jī)易損的弱點(diǎn)不突出。所以，它在許多戰(zhàn)斗機(jī)上得到應(yīng)用例如，美國(guó)在這次大戰(zhàn)中生產(chǎn)量最大的5種戰(zhàn)斗機(jī)中有4種采用液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，值得一提的是英國(guó)羅-羅公司的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)。它在1935年11月在〃颶風(fēng)〃戰(zhàn)斗機(jī)上首次飛行時(shí)，功率達(dá)到708kW;1936年在〃噴火〃戰(zhàn)斗機(jī)上飛行時(shí)，功率提高到783kW。這兩種飛機(jī)都是第二次世界大戰(zhàn)期間有名的戰(zhàn)斗機(jī)，速度分別達(dá)到624km/h和750km/h。梅林發(fā)動(dòng)機(jī)的功率在戰(zhàn)爭(zhēng)末期達(dá)到1238kW甚至創(chuàng)造過(guò)1491kW的紀(jì)錄。美國(guó)派克公司按專利生產(chǎn)了梅林發(fā)動(dòng)機(jī)用于改裝P-51〃野馬〃戰(zhàn)斗機(jī)，使一種平常的飛機(jī)變成戰(zhàn)時(shí)最優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機(jī)。〃野馬〃戰(zhàn)斗機(jī)采用一種不常見的五葉螺旋槳，安裝梅林發(fā)動(dòng)機(jī)后，最大速度達(dá)到760km/h,飛行高度為15000m。除具有當(dāng)時(shí)最快的速度外，〃野馬〃戰(zhàn)斗機(jī)的另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是有驚人的遠(yuǎn)航能力，它可以把盟軍的轟炸機(jī)一直護(hù)送到柏林。到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí)，〃野馬〃戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中共擊落敵機(jī)4950架，居歐洲戰(zhàn)場(chǎng)的首位。而在遠(yuǎn)東和太平洋戰(zhàn)場(chǎng)上，則是由于裝備了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的F6F"地獄貓〃戰(zhàn)斗機(jī)的參戰(zhàn)，才結(jié)束了日本〃零〃式戰(zhàn)斗機(jī)的霸主地位。航空史學(xué)界把〃野馬〃飛機(jī)看作螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的頂峰之作。在第二次世界大戰(zhàn)開始之后和戰(zhàn)后的最主要的技術(shù)進(jìn)展有直接注油、渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)和低壓點(diǎn)火。在兩次世界大戰(zhàn)的推動(dòng)下，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提高很快，單機(jī)功率從不到10kW增加到2500kW左右，功率重量比從0.11kW/daN提高到1.5kW/daN左右，升功率從每升排量幾千瓦增加到四五十千瓦，耗油率從約0.50kg/(kW?h)降低到0.23~0.27kg/(kW?h)。翻修壽命從幾十小時(shí)延長(zhǎng)到2000~3000h。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，以它為動(dòng)力的螺旋槳飛機(jī)的飛行速度從16km/h提高到近800km/h，飛行高度達(dá)到15000m?？梢哉f(shuō)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)達(dá)到其發(fā)展的頂峰。噴氣時(shí)代的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時(shí)代，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)逐步退出主要航空領(lǐng)域，但功率小于370kW的水平對(duì)缸活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)仍廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機(jī)和直升機(jī)上，如行政機(jī)、農(nóng)林機(jī)、勘探機(jī)、體育運(yùn)動(dòng)機(jī)、私人飛機(jī)和各種無(wú)人機(jī)，旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在無(wú)人機(jī)上嶄露頭角，而且美國(guó)NASA還正在發(fā)展用航空煤油的新型二沖程柴油機(jī)供下一代小型通用飛機(jī)使用。2、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期第二個(gè)時(shí)期從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今。60年來(lái)，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)取代了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，開創(chuàng)了噴氣時(shí)代，居航空動(dòng)力的主導(dǎo)地位。在技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下(見表1)，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在不同時(shí)期在不同的飛行領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著各自的作用，使航空器性能跨上一個(gè)又一個(gè)新的臺(tái)階。渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)英國(guó)的惠特爾和德國(guó)的奧海因分別在1937年7月14日和1937年9月研制成功離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)WU和HeS3B。前者推力為530daN，但1941年5月15日首次試飛的格羅斯特公司E28/39飛機(jī)裝的是其改進(jìn)型W1B，推力為540daN，推重比2.20。后者推力為490daN，推重比1.38，于1939年8月27日率先裝在亨克爾公司的He-178飛機(jī)上試飛成功。這是世界上第一架試飛成功的噴氣式飛機(jī)開創(chuàng)了噴氣推進(jìn)新時(shí)代和航空事業(yè)的新紀(jì)元。世界上第一臺(tái)實(shí)用的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)的尤莫-004，1940年10月開始臺(tái)架試車，1941年12月推力達(dá)到980daN，1942年7月18日裝在梅塞施米特Me-262飛機(jī)上試飛成功。自1944年9月至1945年5月，Me-262共擊落盟軍飛機(jī)613架，自己損失200架（包括非戰(zhàn)斗損失）。英國(guó)的第一種實(shí)用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是1943年4月羅?羅公司推出的威蘭德，推力為755daN，推重比2.0。該發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)年投入生產(chǎn)后即裝備"流星"戰(zhàn)斗機(jī)，于1944年5月交給英國(guó)空軍使用。該機(jī)曾在英吉利海峽上空成功地?cái)r截了德國(guó)的V-1導(dǎo)彈。戰(zhàn)后，美、蘇、法通過(guò)買專利，或借助從德國(guó)取得的資料和人員，陸續(xù)發(fā)展了本國(guó)第一代渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，美國(guó)通用電氣公司的J47軸流式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和蘇聯(lián)克里莫夫設(shè)計(jì)局的RD-45離心式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的推力都在2650daN左右，推重比為2~3，它們分別在1949年和1948年裝在F-86和米格-15戰(zhàn)斗機(jī)上服役。這兩種飛機(jī)在朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)期間展開了你死我活的空戰(zhàn)。20世紀(jì)50年代初，加力燃燒室的采用使發(fā)動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠大幅度提高推力，為飛機(jī)突破聲障提供足夠的.推力。典型的發(fā)動(dòng)機(jī)有美國(guó)的J57和蘇聯(lián)的RD-9B，它們的加力推力分別為7000daN和3250daN，推重比各為3.5和4.5。它們分別裝在超聲速的單發(fā)F-100和雙發(fā)米格-19戰(zhàn)斗機(jī)上在50年代末和60年代初，各國(guó)研制了適合M2以上飛機(jī)的一批渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，如J79、J75、埃汶、奧林帕斯、阿塔9C、R-11和R-13，推重比已達(dá)5~6。在60年代中期還發(fā)展出用于M3一級(jí)飛機(jī)的J58和R-31渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。到70年代初，用于"協(xié)和"超聲速客機(jī)的奧林帕斯593渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)定型，最大推力達(dá)到17000daN。從此再?zèng)]有重要的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展源于第二次世界大戰(zhàn)。世界上第一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)戴姆勒-奔馳研制的DB670（或109-007），于1943年4月在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上達(dá)到840千克推力，但因技術(shù)困難及戰(zhàn)爭(zhēng)原因沒能獲得進(jìn)一步發(fā)展。世界上第一種批量生產(chǎn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是1959年定型的英國(guó)康維，推力為5730daN,用于VC-10、DC-8和波音707客機(jī)。涵道比有0.3和0.6兩種，耗油率比同時(shí)期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)低10%~20%。1960年，美國(guó)在JT3C渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改型研制成功JT3D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力超過(guò)7700daN,涵道比1.4,用于波音707和DC-8客機(jī)以及軍用運(yùn)輸機(jī)。以后，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)向低涵道比的軍用加力發(fā)動(dòng)機(jī)和高涵道比的民用發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)方向發(fā)展。在低涵道比軍用加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面，20世紀(jì)60年代，英、美在民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上研制出斯貝-MK202和TF30，分別用于英國(guó)購(gòu)買的〃鬼怪"F-4M/K戰(zhàn)斗機(jī)和美國(guó)的F111(后又用于F-14戰(zhàn)斗機(jī))。它們的推重比與同時(shí)期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)差不多，但中間耗油率低，使飛機(jī)航程大大增加。在70~80年代，各國(guó)研制出推重比8—級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，如美國(guó)的F!00、F404、F110，西歐三國(guó)的RB199，前蘇聯(lián)的RD-33和AL-31F。它們裝備目前在一線的第三戰(zhàn)斗機(jī)，如F-15、F-16、F-18、〃狂風(fēng)〃、米格-29和蘇-27。目前，推重比10一級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已研制成功，即將投入服役。它們包括美國(guó)的F-22/F119、西歐的EFA2000/EJ200和法國(guó)的〃陣風(fēng)〃/M88。其中，F(xiàn)-22/F119具有第-四-代戰(zhàn)斗機(jī)代表性特征--超聲速巡航、短距起落、超機(jī)動(dòng)性和隱身能力。超聲速垂直起飛短距著陸的JSF動(dòng)力裝置F136正在研制之中，預(yù)計(jì)將于2010~2015年投入服役。自20世紀(jì)70年代第一代推力在20000daN以上的高涵道比(4~6)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用以來(lái)，開創(chuàng)了大型寬體客機(jī)的新時(shí)代。后來(lái)，又發(fā)展出推力小于20000daN的不同推力級(jí)的高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，廣泛用于各種干線和支線客機(jī)。10000~15000daN推力級(jí)的CFM56系列已生產(chǎn)13000多臺(tái)，并創(chuàng)造了機(jī)上壽命超過(guò)30000h的記錄。民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)依然投入使用以來(lái)，已使巡航耗油率降低一半，噪聲下降20dB,CO、UHC、NOX分別減少70%、90%、45%。90年代中期裝備波音777投入使用的第二代高涵道比(6~9)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力超過(guò)35000daN。其中，通用電氣公司GE90-115B在2003年2月創(chuàng)造了56900daN的發(fā)動(dòng)機(jī)推力世界紀(jì)錄。目前，普?惠公司正在研制新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)PW8000，這種齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為11000~16000daN，涵道比11，耗油率下降9%。渦槳/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)第一臺(tái)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)為匈牙利于1937年設(shè)計(jì)、1940年試運(yùn)轉(zhuǎn)的JendrassikCsT。該機(jī)原計(jì)劃用于本國(guó)VargaRMITX/H型雙引擎?zhèn)刹?轟炸機(jī)但該機(jī)項(xiàng)目被取消。1942年，英國(guó)開始研制本國(guó)第一臺(tái)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)羅爾斯-羅伊斯RB.50Trent。該機(jī)于1944年6月首次運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)633小時(shí)試車后于1945年9月20日安裝在一臺(tái)格羅斯特“流星”戰(zhàn)斗機(jī)上，并做了298小時(shí)飛行實(shí)驗(yàn)。以后，英國(guó)、美國(guó)和前蘇聯(lián)陸續(xù)研制出多種渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，如達(dá)特、T56、AI-20和AI-24。這些渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率低，起飛推力大，裝備了一些重要的運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)。美國(guó)在1956年服役的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)T56/501，裝于C-130運(yùn)輸機(jī)、P3-C偵察機(jī)和E-2C預(yù)警機(jī)。它的功率范圍為2580?4414kW，有多個(gè)軍民用系列，已生產(chǎn)了17000多臺(tái)，出口到50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，是世界上生產(chǎn)數(shù)量最多的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)之一，至今還在生產(chǎn)。前蘇聯(lián)的HK-12M的最達(dá)功率達(dá)11000kW,用于圖-95〃熊"式轟炸機(jī)、安-22軍用運(yùn)輸機(jī)和圖-114民用運(yùn)輸機(jī)。終因螺旋槳在吸收功率、尺寸和飛行速度方面的限制，在大型飛機(jī)上渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)逐步被渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代，但在中小型運(yùn)輸機(jī)和通用飛機(jī)上仍有一席之地。其中加拿大普?惠公司的PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)是典型代表，40年來(lái)，這個(gè)功率范圍為350~1100kW的發(fā)動(dòng)機(jī)系列已發(fā)展出30多個(gè)改型，用于144個(gè)國(guó)家的近百種飛機(jī)，共生產(chǎn)了30000多臺(tái)。美國(guó)在90年代在T56和T406的基礎(chǔ)上研制出新一代高速支線飛機(jī)用的AE2100是當(dāng)前最先進(jìn)的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，功率范圍為2983?5966kW，其起飛耗油率特低，為0.249kg/(kW?h)。最近西歐四國(guó)決定為歐洲中型軍用運(yùn)輸機(jī)A400M研制TP400渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)以法國(guó)的M88的核心機(jī)為基礎(chǔ)，功率為7460kW,計(jì)劃于2008年定型。在20世紀(jì)80年代后期，掀起了一陣性能上介于渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之間的槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)熱。一些著名的發(fā)動(dòng)機(jī)公司都在不同程度上進(jìn)行了預(yù)計(jì)和試驗(yàn)，其中通用電氣公司的無(wú)涵道風(fēng)扇(UDF)GE36曾進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。由于種種原因，只有俄羅斯和烏克蘭的安-70/D-27進(jìn)入工程研制并計(jì)劃批生產(chǎn)裝備部隊(duì)。但因飛機(jī)技術(shù)老化、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲不符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)中發(fā)生的問(wèn)題較多，最近俄烏雙方作出放棄裝備該機(jī)的決定。從1950年法國(guó)透博梅卡公司研制出206kW的阿都斯特I型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)并裝備美國(guó)的S52-5直升機(jī)上首飛成功以后，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在直升機(jī)領(lǐng)域逐步取代活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)而成為最主要的動(dòng)力形式。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)已成功低發(fā)展出四代，功重比已從2kW/daN提高到6.8~7.1kW/daN。第三代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)，80年代投產(chǎn)的產(chǎn)品。主要代表機(jī)型有馬基拉、T700-GE-701A和TV3T17VM，裝備AS322"超美洲豹〃、UH-60A、AH-64A、米-24和卡-52。第-四-代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)80年代末90年代初開始研制的新一代發(fā)動(dòng)機(jī)，代表機(jī)型有英、法聯(lián)合研制的RTM322、美國(guó)的T800-LHT-800、德法英聯(lián)合研制的MTR390和俄羅斯的TVD1500,用于NH-90、EH-101、WAH-64、RAH-66"科曼奇〃、PAH-2/HAP/HAC"虎〃和卡-52。世界上最大的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)是烏克蘭的D-136，起飛功率為7500kW,裝兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的米-26直升機(jī)可運(yùn)載20t的貨物。以T406渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)V-22突破常規(guī)旋翼機(jī)400km/h的飛行速度上限，一下子提高到638km/h。目前，美國(guó)正準(zhǔn)備利陸軍計(jì)劃利用高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)(IHPTET)計(jì)劃第一階段和第二階段的成果發(fā)展用于UH-60A〃黑鷹"/AH-64A邙可帕奇〃改進(jìn)型的動(dòng)力一共用發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目(CEP)。CEP的目標(biāo)是耗油率減少25~30%，功重比提高60%，采購(gòu)成本和維護(hù)成本最小減少20%，使直升機(jī)的航程增加60%或載荷增加70%，同時(shí)減少后勤服務(wù)和維護(hù)的負(fù)擔(dān)。CEP項(xiàng)目的生產(chǎn)型發(fā)動(dòng)機(jī)的功率限制在2240kW。為滿足未來(lái)運(yùn)輸旋翼機(jī)(FTR)的動(dòng)力需求，2004財(cái)年將開始一個(gè)利用IHPTET第二階段和第三階段技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證計(jì)劃。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為7460kW，其工程和制造研制(EMD)將于2008到2010財(cái)年進(jìn)行。預(yù)計(jì)FTR與現(xiàn)在的重型運(yùn)輸直升機(jī)相比,可使航程增加三倍或載荷增加一倍。航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世以后的60年來(lái)在技術(shù)上取得的重大進(jìn)步可用下列數(shù)字表明：服役的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推重比從2提高到7~9，已經(jīng)定型并即將投入使用的達(dá)9~10。民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力已超過(guò)50000daN，巡航耗油率從50年代渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)1.0kg/(daN?h)下降到0.55kg/(daN?h),噪聲已下降20dB，CO、UHC和NOx分別下降70%、90%和45%。服役的直升機(jī)用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的功重比從2kW/daN提高到4.6~6.1kW/daN，已經(jīng)定型并即將投入使用的達(dá)6.8~7.1kW/daN。發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和耐久性倍增，軍用發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車率一般為0.2~0.4/1000發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)，民用發(fā)動(dòng)機(jī)為0.002~0.02/1000發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)定型要求通過(guò)4300~6000TAC循環(huán)試驗(yàn)，相當(dāng)于平時(shí)使用10多年，熱端零件壽命達(dá)到2000h;民用發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件壽命，為7000~10000h,整機(jī)的機(jī)上壽命達(dá)到15000~20000h，也相當(dāng)使用10年左右。綜述總之，60年來(lái)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，為各種航空器的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，其中包M3—級(jí)的戰(zhàn)斗/偵察機(jī)，具有超聲速巡航、隱身、短距起落和超機(jī)動(dòng)能力的戰(zhàn)斗機(jī)、亞聲速垂直起落戰(zhàn)斗機(jī)、滿足180min雙發(fā)干線客機(jī)延長(zhǎng)航程(ETOPS)要求的寬體客機(jī)、有效載重大20t的巨型直升機(jī)和速度超過(guò)600km/h的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。同時(shí)，還為各種航空改型輕型地面燃?xì)廨啓C(jī)打下基?！罢麄€(gè)世界都變安靜了”第二次世界大戰(zhàn)后期，戰(zhàn)斗機(jī)的最大速度，已超過(guò)每小時(shí)700公里。要進(jìn)一步提高速度，就碰到所謂“音障”問(wèn)題。聲音在空氣中傳播的速度，受空氣溫度的影響，數(shù)值是有變化的飛行高度不同，大氣溫度會(huì)隨著高度而變化，因此當(dāng)?shù)匾羲僖膊煌趪?guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣情況下，海平面音速為每小時(shí)1227.6公里，在11000米的高空，是每小時(shí)1065.6公里。時(shí)速700多公里的飛機(jī)，迎面氣流在流過(guò)機(jī)體表面的時(shí)候，由于表面各處的形狀不同，局部時(shí)速可能出700公里大得多。當(dāng)飛機(jī)再飛快一些，局部氣流的速度可能就達(dá)到音速，產(chǎn)生局部激波，從而使氣動(dòng)阻力劇增。這種“音障”，曾使高速戰(zhàn)斗機(jī)飛行員們深感迷惑。每當(dāng)他們的飛機(jī)接近音速時(shí)，飛機(jī)操縱上都產(chǎn)生奇特的反應(yīng)，處置不當(dāng)就會(huì)機(jī)毀人亡。第二次世界大戰(zhàn)后期，英國(guó)的“噴火”式戰(zhàn)斗機(jī)和美國(guó)的“雷電”式戰(zhàn)斗機(jī)，在接近音速的高速飛行時(shí)，最早感覺到空氣的壓縮性效應(yīng)。也就是說(shuō)，在高速飛行的飛機(jī)前部。由于局部激波的產(chǎn)生，空氣受到壓縮，阻力急劇增加。“噴火”式飛機(jī)用最大功率俯沖時(shí)，速度可達(dá)音速的十分之九。這樣快的速度，已足以使飛機(jī)感受到空氣的壓縮效應(yīng)。為了更好地表達(dá)飛行速度接近或超過(guò)當(dāng)?shù)匾羲俚某潭龋茖W(xué)家采用了一個(gè)反映飛行速度的重要參數(shù):馬赫數(shù)。它是飛行速度與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎担?jiǎn)稱M數(shù)。M數(shù)是以?shī)W地利物理學(xué)家伊?馬赫的姓氏命名的。馬赫曾在19世紀(jì)末期進(jìn)行過(guò)槍彈彈丸的超音速實(shí)驗(yàn)，最早發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)源在超音速氣流中產(chǎn)生的波陣面，即馬赫波的存在。M數(shù)小于1,表示飛行速度小于音速，是亞音速飛行;M數(shù)等于1,表示飛行速度與音速相等;M數(shù)大于1,表示飛行速度大于音速，是超音速飛行。第二次世界大戰(zhàn)后期，飛行速度達(dá)到了650-750公里/小時(shí)的戰(zhàn)升機(jī)，已經(jīng)接近活塞式飛機(jī)飛行速度的極限。例如美國(guó)的P-5lD“野馬”式戰(zhàn)斗機(jī)，最大速度每小時(shí)765公里，大概是用螺旋槳推進(jìn)的活塞式戰(zhàn)升機(jī)中，飛得最快的了。若要進(jìn)一步提高飛行速度，必須增加發(fā)動(dòng)機(jī)推力但是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)無(wú)能為力。航空科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，要向音速?zèng)_擊，必須使用全的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。德國(guó)噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)，促使前反法西斯各國(guó)加快了研制本國(guó)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的步伐。英國(guó)的“流星”式戰(zhàn)斗機(jī)很快也飛上藍(lán)天，蘇聯(lián)的著名飛機(jī)設(shè)計(jì)局，例如米高揚(yáng)、拉沃奇金、蘇霍伊和雅科夫列夫等飛機(jī)設(shè)計(jì)局，都相繼著手研制能與德國(guó)新式戰(zhàn)斗機(jī)相匹敵的飛機(jī)。米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局研制出了伊-250試驗(yàn)型高速戰(zhàn)斗機(jī)，它采用復(fù)合動(dòng)力裝置，由一臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)組成。在高度7000米時(shí)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的總功率為2800馬力，可使飛行速度達(dá)到825公里/小時(shí)。1945年3月3日，試飛員杰耶夫駕駛伊-250完成了首飛。伊250在蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機(jī)中，是飛行速度率先達(dá)到825公里/小時(shí)的第一種飛機(jī)。它進(jìn)行小批量生產(chǎn)。蘇霍伊設(shè)計(jì)局研制出蘇-5試驗(yàn)型截?fù)魴C(jī)，也采用了復(fù)合動(dòng)力裝置。1945年4月，蘇-5速度達(dá)到800公里/小時(shí)。另一種型號(hào)蘇-7除活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)外，還加裝了液體火箭加速器（推力300公斤），可短時(shí)間提高飛行速度。拉沃奇金和雅科夫列夫設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)，也安裝了液體火箭加速器，但是，用液體火箭加速器來(lái)提高飛行速度的辦法并不可靠，其燃料和氧化劑僅夠使用幾分鐘;而且具有腐蝕性的硝酸氧化劑，使用起來(lái)也十分麻煩，甚至?xí)l(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸事故。試飛員拉斯托爾古耶夫，就在一次火箭助推加速器爆炸事故中以身殉職。在這種情況下，蘇聯(lián)航空界中止了液體火箭加速器在飛機(jī)上的使用，全力發(fā)展渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功，沖破了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋漿給飛機(jī)速度帶來(lái)的限制。不過(guò)，盡管有了新型的動(dòng)力裝置，在向音速邁進(jìn)的道路上，也是障礙重重。當(dāng)時(shí)，人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在飛行速度達(dá)到音速的十分之九，即馬赫數(shù)0.9空中時(shí)速約950公里時(shí)，出現(xiàn)的局部激波會(huì)使阻力迅速增大。要進(jìn)一步提高速度，就需要發(fā)動(dòng)機(jī)有更大的推力。更嚴(yán)重的是，激波能使流經(jīng)機(jī)翼和機(jī)身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機(jī)劇烈抖動(dòng)，操縱十分困難。同時(shí)，機(jī)翼會(huì)下沉、機(jī)頭往下栽;如果這時(shí)飛機(jī)正在爬升，機(jī)身會(huì)突然自動(dòng)上仰。這些討厭的癥狀，都可能導(dǎo)致飛機(jī)墜毀?？諝鈩?dòng)力學(xué)家和飛機(jī)設(shè)計(jì)師們密切合作。進(jìn)行了一系列飛行試驗(yàn)結(jié)果表明:要進(jìn)一步提高飛行速度，飛機(jī)必須采用新的空氣動(dòng)力外形例如后掠形機(jī)翼要設(shè)法減薄。前蘇聯(lián)中央茹科夫斯基流體動(dòng)力研究所的專家們，曾對(duì)后掠翼和后掠翼飛機(jī)的配置型式，進(jìn)行了大量的理論研究和風(fēng)洞試驗(yàn)。由奧斯托斯拉夫斯基領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行的試驗(yàn)中，曾用飛機(jī)在高空投放裝有固體火箭加速器的模型小飛機(jī)。模型從飛機(jī)上投下后，在滑翔下落過(guò)程中，火箭加速器點(diǎn)火，使模型飛機(jī)的速度超過(guò)音速。專家們據(jù)此探索超音速飛行的規(guī)律性。蘇聯(lián)飛行研究所還進(jìn)行了一系列研究，了解在空氣可壓縮性和氣動(dòng)彈性作用增大下，高速飛機(jī)所具有的空氣動(dòng)力特性。這些基礎(chǔ)研究，對(duì)超音速飛機(jī)的誕生，都起到了重要作用。美國(guó)對(duì)超音速飛機(jī)的研究，主要集中在貝爾X-1型“空中火箭”式超音速火箭動(dòng)力研究機(jī)上。研制X-l最初的意圖，是想制造出一架飛行速度略微超過(guò)音速的飛機(jī)。X-l飛機(jī)的翼型很薄，沒有后掠角。它采用液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)做動(dòng)力。由于飛機(jī)上所能攜帶的火箭燃料數(shù)量有限，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間很短，因此不能用X-1自己的動(dòng)力從跑道上起飛，而需要把它掛在一架B-29型“超級(jí)堡壘”重型轟炸機(jī)的機(jī)身下，升入天空。飛行員在升空之前.已經(jīng)在X-l的座艙內(nèi)坐好。轟炸機(jī)飛到高空后，象投炸彈那樣，把X-l投放開去。X-l離開轟炸機(jī)后，在滑翔飛行中，再開動(dòng)自己的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)加速飛行。X-1進(jìn)行第一次空中投放試驗(yàn)，是在1946年1月19日;而首次在空中開動(dòng)其火箭動(dòng)力試飛，則要等到當(dāng)年12月9日才進(jìn)行，使用的是X-1的2號(hào)原型機(jī)。又過(guò)了大約一年，X-l的首次超音速飛行才獲得成功。完成人類航空史上這項(xiàng)創(chuàng)舉的，是美國(guó)空軍的試飛員查爾斯.耶格爾上尉。他是在1947年10月14日完成的。24歲的查爾斯?耶格爾從此成為世界上第一個(gè)飛得比聲音更快的人，使他的名字載入航空史冊(cè)。那是一次很艱難的飛行。耶格爾駕駛X-l在12800米的高空，使飛行速度達(dá)到1078公里/小時(shí)，相當(dāng)于M1.015。在人類首次突破“音障”之后，研制超音速飛機(jī)的進(jìn)展就加快了美國(guó)空軍和海軍在競(jìng)創(chuàng)速度記錄方面展開了競(jìng)爭(zhēng)。1951年8月7日美國(guó)海軍的道格拉斯D.558-II型“空中火箭”式研究機(jī)的速度，達(dá)到M1.88。有趣的是，X-l型和D.558-II型，都被稱為“空中火箭”。D.558-II也是以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，由試飛員威廉?布里奇曼駕駛。8天之后，布里奇曼駕駛這架研究機(jī)，飛達(dá)22721米的高度，使他成為當(dāng)時(shí)不但飛得最快，而且飛得最高的人。接著，在1953年，“空中火箭”的飛行速度，又超過(guò)了M2.0，約合2172公里/小時(shí)。人們通過(guò)理論研究和一系列研究機(jī)的飛行實(shí)踐，包括付出了血的代價(jià)，終于掌握了超音速飛行的規(guī)律。高速飛行研究的成果首先被用于軍事上，各國(guó)競(jìng)相研制超音速戰(zhàn)斗機(jī)。1954年，前蘇聯(lián)的米格T9和美國(guó)的F-100“超佩刀”問(wèn)世，這是兩架最先服役的僅依靠本身噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)即可在平飛中超過(guò)音速的戰(zhàn)斗機(jī);很快，1958年F-104和米格-21又將這一記錄提高到了M2.0。盡管這些數(shù)據(jù)都是在飛機(jī)高空中加力全開的短時(shí)間才能達(dá)到，但人們對(duì)追求這一瞬間的輝煌還是樂(lè)此不疲。將“高空高速”這