极简航空知识（六） --动力系统

参考书目：

1. 《新航空概论》，作者：中国航空工业集团公司组织

2. 《英汉航史璞空图解词典》 [印] 库玛尔，[印] 德雷姆 编；徐元铭 译

3. 百度百科等

六、动力系统power plant

（一）航空动力装置（统称发动机）

航空动力装置是指飞机发动机以及保证飞机发动机正常工作所必需的系统和附件的总称。其组成取决于所用飞机发动机的类型，主要有以下的系统或装置：飞机发动机及其起动、操纵系统；飞机燃油系统；飞机滑油系统（亦称“外滑油系贾宝玉初试云雨情统”，仅活塞式航空发动机和涡轮螺旋桨发动机装用）；防火和灭火系统；飞机发动机散热装置；飞机发动机固定装置；进气和排气装置等。

航空发动机目前主要有四种类型：活塞式发动机、涡轮发动机、电动机、火箭发动机等。固体和液体火箭山本元柳斎重国发动机仅作为起飞加速器短时间使用。

活塞式发动机是早期飞机和直升机上广泛使用的航空发动机，后来逐渐被燃气涡轮发动机所替代。活塞式发动机构造复杂，重量大而输出功率小，加之螺旋桨推进在高速飞行时效率低，所以不适用于大型和高速飞机。活塞式发动机的优点是省油。另外，螺旋桨在低速飞杭州舰行时推进效率高，在相同功率下能产生较大的拉银票贴现力，有利于提高飞机起飞性能。目前，活塞发动机还应用在轻型飞机、超轻型飞机偏微分方程和直升机、无人机上。

涡轮发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和桨扇发动机，以及冲压发动机，脉冲发动机等。涡轮发动机是目前应用最广泛的航空发动机，广泛使用在各种飞机和直升机上。现代飞机上用得最多的是涡轮风扇发动机和涡轮喷气发动机。涡轮螺旋桨发动机也广泛用于中小型亚音速飞机上。

冲压喷气发动机构造简虚拟天文馆单、推重比大，特别适合高速飞行，但低速性能不好并不能在静止状态下启动，目前主要用于空中发射的靶机、弹等。

（二）涡轮发动机基本构造

现代战斗番茄树机上用得最多的是涡轮风扇发动机和涡轮喷气发动机。由于涡扇发动机的核心机为

1、涡轮喷气发动机（turbojet engine）

涡喷发动机是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力张彻。涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，当今的涡喷发动机大多为轴流式。相比离心式涡喷发动机，轴流式具有横截面小，压缩比高的优点。

涡喷发动机的基本组件包括：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。

从产生输出能量的原理上讲，涡喷发动机和活塞式发动机是一剑震神州相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段。不同的是，在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的，但在涡喷发动机中则是连续进行瀛和的，气体依次流经发动机的各个部分，就对应着活塞式发动机的四个工作位置。

轴流式涡喷发动机的主要结构如上图。

进气道（inlet duct）：空气首先进入进气道。进气道的主要作用就是将空气在进入压气机之前调整到发动机能正常运转的状态。

压气机（compressor）：压缩机把进气道进入的气流，压缩成高密度、高压、低速的气流，以增加发动机的效率。压气机由定子（stator）与转子（rotor）交错组成，一对定子与转子称为一级，定子固定在发动机框架上，转子由转子轴庙会与涡轮相连。因为涡轮与压气机转子连在一根轴上，所以压气机与涡轮的转速是一样的。

根据发动机的结构，通常有单转子发动机、双转子发动机和三转子发动机。压气机通常分为低压压气机(低压段)和高压压气机(高压段)，与压气机相连接的涡轮也相应分为高压涡轮（高压段）与低压涡轮（低压段）。

燃烧室（combustion chamber）与涡轮（turbine）：燃烧室是涡喷发动机的燃烧段。空气经过压气机压缩后，进入燃烧室与燃油混合并燃烧。燃烧产生的高温气体，从燃烧室流出，冲向涡轮，膨胀做功，推动涡轮高速转动。高温高速燃气经过喷管喷出，以反作用力提供动力。

燃烧室有三种主要布置形式：多燃烧室、环管形燃烧室（筒形燃烧室、管型燃烧室）、环形燃烧室。

喷管（nozzle）：主要作用是使涡轮后的燃气继续膨胀，将燃气中剩余的热焓充分转变为动能，使燃气以高速从喷口喷出。喷管将喷气式飞机燃油燃烧后的产物喷射出去，起到排废气的作用，同时也利用喷射气流产生的反作用力来推动飞机。在涡轮螺旋桨发动机中，尾喷管提供的推力只是飞机动力的一部分人脸识别算法，飞机主要的动力是由涡轮螺旋桨发动机的驱动螺旋桨来提供的。

喷管的形状结构决定了最终排除的气流的状态。根据使用条件的不同，发动机尾喷管依通道形状可以分为收敛形和收敛扩散形两种类型，喷口面积可做成可调或不可调的。

加力燃上海割包皮烧室（afterburner）:在经过涡轮后的高温燃气中仍然含有部分未来得及消耗的氧气，在这样什么是荨麻疹的燃气中继续注入煤油仍然能够燃烧，产生额外的推力。所以在发动机的涡轮后部，再增加了一个加力燃烧室（after-burner），以达到在短时间里大幅度提高发动机推力的目的。一般而言，加力燃烧能在短时间里将最大推力提高50%，但是油耗惊人，一般仅用于起飞或应付激烈的空中缠斗，不可能用于长时间的超音速巡航。

2、涡扇发动机（turbofan engine）

涡扇发动机是一种由喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机。由压气机、燃烧室、高压涡轮（驱动压气机）、低压涡轮（驱动风扇）和排气系统组成。其中前3部分称为“核心机”。从结构上看，核心机实际上就是一个涡轮喷气发动机，风扇实际上是在低压涡轮或低压压气机上安装的1级风扇或几级延长的叶片。

涡扇发动机由于其推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低等优点，目前在民机和军机上广泛使用。

空气流过风扇后，分短信群发通道成两路：一路是内涵气流，空气继续经压气机压缩，在燃烧室和燃油混合燃烧，燃气经涡轮和喷管膨胀，燃气以高速从尾喷口排出，产生推力，流经路程为经低压压气机、高压风之谷漫画压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮，燃气从喷管排出。由核心机流出的燃气中的可用能量，一部分用于带动低压涡轮以驱动风扇，一部分在喷管中用以加速喷出的燃气。

另一路是外涵气流，风扇后空气经外涵道直接排入大气或同内涵燃气混合一起在喷管排出，这些空气并不参与燃烧，但是提供额螃蟹手外推力。这种额外推力是由于风扇叶片给予的推进作用而引潍坊医学院吧起的，产生的推力占发动机推力的25%-75%。

3、基本参数

推力重量比（Thrust to weight ratio）：代表发动机推力与发动机本身重量之比值，愈大者性能愈好。

压缩比：进气被压缩机压缩後的压力，与压缩前的压力之比值，通常愈大者性能愈好。

海平面最大净推力：发动机在海平面高度及条件，与外界空气的速度差（空速）为零时，全速运转所产生的推力，单位有kN（千牛顿）、kg（公斤）、lb（磅）等。

单位推力小时耗油率：又称比推力（specific thrust），耗油率与推力之比，公制单位为kg/N-h，愈小者愈省油。

涡轮前温度：燃烧后的高温高压气流进入涡轮前的温度，通常愈大者性能愈好。提高涡轮进口温度是提高涡扇发动机推力的有效途径。

旁通比（Bypass ratio，也称涵道比）是外涵道流量与内涵道流量方星海之比，即不经过燃烧室的冷空气质量与通过燃烧室的热空气质量的比值。涵道比为零时，即是涡喷发动机。