民航概論課件：動力裝置

民用航空器動力裝置動力裝置是指為飛機提供動力的整個系統(tǒng)，包括發(fā)動機、螺旋槳、輔助動力裝置及其他附件。發(fā)動機制造廠商：普惠、羅羅和通用等動力裝置發(fā)動機的分類動力裝置基本構(gòu)件：氣缸、活塞、連桿和曲軸工作原理：氣缸中的混合氣體膨脹做功推動活塞運動，通過連桿與曲軸相連，將活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸的轉(zhuǎn)動，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能動力裝置一、活塞式發(fā)動機工作原理進(jìn)氣沖程壓縮沖程工作沖程排氣沖程動力裝置活塞式發(fā)動機特點隨著飛行高度提高，大氣稀薄，活塞式發(fā)動機的功率減小。在低速飛行時，活塞發(fā)動機的經(jīng)濟性能很好動力裝置二、螺旋槳

活塞式發(fā)動機不能單獨驅(qū)動飛機，它必須通過曲軸驅(qū)動螺旋槳才能使飛機運動，因此活塞式發(fā)動機需要與螺旋槳一起才能構(gòu)成飛機的推進(jìn)系統(tǒng)。動力裝置螺旋槳拉力的產(chǎn)生動力裝置螺旋槳由葉片組成。葉片的橫斷面相當(dāng)于機翼的翼型，它相對于空氣運動時，把空氣向后排開，空氣的反作用力給它一個向前的拉力，從而推動飛機運動。動力裝置螺旋槳的順槳、回槳和反槳（逆槳）順槳:當(dāng)雙發(fā)（或多發(fā)）飛機一發(fā)失效后，為減小螺旋槳的飛行阻力，使槳葉角增加到90度左右?；貥喉槝催^程，一般在發(fā)動機重新啟動時用。反槳：使槳葉角減小到出現(xiàn)負(fù)槳葉迎角，產(chǎn)生負(fù)拉力，縮短著陸滑跑距離。葉尖線速度最大動力裝置螺旋槳飛機的特點動力裝置耗油低，經(jīng)濟性好結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)簡單，可靠性好適于低速小型飛機（800公里/小時以下）用途：小型飛機和輕型直升機根據(jù)牛頓第三定律：作用力等于反作用力，作用在飛機上的推力等于氣體排出時所用的力。由牛頓第二定律：三、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機動力裝置1.噴氣發(fā)動機的原理

式中：m是噴出的燃?xì)獾馁|(zhì)量；

v2是燃?xì)鈬姵鰰r的速度；

v1是飛機的速度。動力裝置（1）渦輪噴氣發(fā)動機

進(jìn)氣道飛行方向壓氣機燃燒室渦輪尾噴管驅(qū)動軸與活塞發(fā)動機相比結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，推力大，推進(jìn)效率高，主要適用于超音速飛行耗油率大，噪聲大（1）進(jìn)氣道功能：在各種狀態(tài)下,將足夠量的空氣,以最小的流動損失,順利地引入壓氣機,并在壓氣機進(jìn)口形成均勻的流場以避免壓氣機葉片的振動和壓氣機失速.

動力裝置（2）壓氣機功能：通過旋轉(zhuǎn)的葉片對氣體進(jìn)行壓縮,提高空氣的壓力,為燃?xì)馀蛎涀鞴?chuàng)造條件。次要功能：供應(yīng)高壓引氣，冷卻熱部件；熱空氣用于防冰；引氣用于機艙增壓、空調(diào)、燃油系統(tǒng)。軸流式壓氣機動力裝置（3）燃燒室功能：將噴嘴供應(yīng)的燃油和壓氣機供應(yīng)的空氣混合燃燒釋放熱量，供給渦輪所需的均勻加熱的平穩(wěn)高溫高壓燃?xì)饬鳌恿ρb置燃燒室的類型：單管燃燒室環(huán)管形燃燒室環(huán)形燃燒室動力裝置（4）渦輪功能：高溫高壓燃?xì)馀蛎?，將熱能轉(zhuǎn)換成渦輪的機械能，同時驅(qū)動壓氣機和附件提供功率。

在渦輪螺旋槳和渦輪軸發(fā)動機它還為螺旋槳和旋翼提供軸功率。動力裝置（5）尾噴管功用：使從渦輪流出的燃?xì)馀蛎?，加速，以一定的速度和要求的方向排入大氣，得到需要的推力?/p>

也可通過反推力裝置改變噴氣方向，產(chǎn)生反推力，縮短飛機的滑跑距離。動力裝置反推反推動力裝置（2）渦輪螺旋槳發(fā)動機螺旋槳減速器由發(fā)動機和螺旋槳組成，在它們之間還安排了一個減速器。渦槳發(fā)動機產(chǎn)生的全部動力：螺旋槳拉力為主，90%噴氣產(chǎn)生推力只占10%螺旋槳飛機的特點在較低的飛行速度下,具有較高的推進(jìn)效率,所以它在低亞音速飛行時的經(jīng)濟性較好。螺旋槳在飛行速度達(dá)到800千米/小時的時候，槳尖部分實際上已接近了音速，跨音速流場使得螺旋槳的效率急劇下降；螺旋槳的迎風(fēng)面積大，阻力也大，極大阻礙了飛行速度的提高。動力裝置目前民航支線飛機常裝配渦槳發(fā)動機。動力裝置（3）渦輪風(fēng)扇發(fā)動機主要機件CFM56-7發(fā)動機渦扇發(fā)動機的涵道比動力裝置

當(dāng)空氣流經(jīng)渦扇發(fā)動機的前端風(fēng)扇后，分為兩路：一路是內(nèi)涵氣流，空氣繼續(xù)經(jīng)壓氣機壓縮，在燃燒室和燃油混合燃燒，燃?xì)饨?jīng)渦輪和噴管膨脹，燃?xì)庖愿咚購奈矅娍谂懦觯a(chǎn)生推力；另一路是外涵氣流，流經(jīng)風(fēng)扇后的空氣直接通過管道排到機外（短外涵）或者一直流到尾噴口同內(nèi)涵氣流混合或分別排出（長外涵）涵道比：外涵道與內(nèi)涵道的流量之比渦扇發(fā)動機的特點動力裝置渦扇發(fā)動機組合了渦噴和渦槳發(fā)動機的優(yōu)點。效率高，適合高亞音速（M=0.8-0.9）飛行噴氣噪音低，風(fēng)扇噪音大推力由內(nèi)涵和外涵共同產(chǎn)生，風(fēng)扇是產(chǎn)生正推力的主要部件。目前，民航運輸機廣泛采用高涵道比的渦扇發(fā)動機，保證足夠的推力和良好的經(jīng)濟性。（4）渦輪軸發(fā)動機動力裝置包括：燃?xì)獍l(fā)生器和自由渦輪。自由渦輪和燃?xì)獍l(fā)生器渦輪只有氣動聯(lián)系，即流過燃?xì)獍l(fā)生器渦輪的燃?xì)庠衮?qū)動自由渦輪，自由渦輪輸出軸功率。（4）渦輪軸發(fā)動機動力裝置發(fā)動機性能四、發(fā)動機性能參數(shù)（1）發(fā)動機壓力比發(fā)動機壓力比指低壓渦輪的出口總壓與低壓壓氣機進(jìn)口總壓之比。同氣流通過發(fā)動機的加速成比例，對于軸流式壓氣機的渦扇發(fā)動機它表征推力，用EPR表示發(fā)動機性能主要由推力特性和燃油消耗特性來表征。1.推力特性（3）排氣溫度排氣溫度：渦輪進(jìn)口總溫是發(fā)動機最重要、最關(guān)鍵的一個參數(shù)，也是渦輪發(fā)動機的重要限制參數(shù)，用EGT表示。（4）扇轉(zhuǎn)速高涵道比渦扇發(fā)動機，常用風(fēng)扇轉(zhuǎn)速n1表征推力。（2）發(fā)動機涵道比發(fā)動機涵道比：渦扇發(fā)動機通過外涵的空氣質(zhì)量流量與通過內(nèi)涵的空氣質(zhì)量流量之比。涵道比為：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。動力裝置（5）單位推力發(fā)動機的推力與每秒鐘流過發(fā)動機的空氣質(zhì)量流量之比，稱作發(fā)動機的單位推力。（6）推重比發(fā)動機的推力與發(fā)動機的凈重之比。消耗單位燃油量，飛機可飛的距離。動力裝置2.燃油消耗性能（1）燃油消耗率（2）燃油流量（3）燃油里程單位時間產(chǎn)生單位推力所消耗的燃油量。每臺發(fā)動機單位時間消耗的燃油量。五、發(fā)動機的安裝位置安裝在機身尾部（尾吊布局）安裝在機翼上吊裝在機翼下（翼吊布局）六、輔助動力裝置

機載輔助動力裝置（APU）用于各類運輸機上，是建立在一臺小型渦輪發(fā)動機上的，裝在飛機機身尾部。在地面工作時，可以提供電源和氣源，用于啟動主發(fā)動機及飛機空調(diào)用氣，以使飛機減少對地面設(shè)備的依賴。在空中，可以提供電源、氣源。七、附件系統(tǒng)燃油系統(tǒng)作用：給發(fā)動機提供適量的清潔燃油，并霧化燃油，便于與空氣混合?；拖到y(tǒng)作用：潤滑機件，減小摩擦，降低磨損；散熱和冷卻；防止機件腐蝕等。散熱系統(tǒng)作用：使發(fā)動機工作的溫度保持在一個適當(dāng)?shù)姆秶｜c火系統(tǒng)功用：在發(fā)動機起動和正常工作