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战斗力发动机如何工作,飞机发动机如何工作

来源:整理 时间:2022-04-07 19:25:41 编辑:游戏知识 手机版

(南航波音747-400F更换APU)发动机启动工作结束后,控制组件会控制引气启动管路关闭,点火盒停止工作,发动机与启动机脱开。发动机本身会继续提高转速,大约增加到60%转速时开始稳定工作,这也就是飞机主发动机“慢车”工作状态,然后就可以开足马力加速滑行并飞离跑道了。

飞机发动机的原理是怎样的?

飞机发动机的原理是怎样的

飞机发动机有很多种形式,最早的是活塞螺旋桨飞机,其发动机和汽车的发动机没什么区别,也有直4、直6、V6、V8、V12等形式,通过输出轴连接螺旋桨。后来出现了星形发动机,也是活塞螺旋桨发动机的一种,其特点是发动机呈星形中心对称排列,发动机工作的时候振动小,而且比直列和V型的散热要好(直列发动机和V型发动机只有最前面的气缸散热最好,后面的气缸被前面的挡住了,所以必须要用复杂的水冷散热系统,散热系统损坏就要立即迫降,不然发动机一会儿就过热损坏了,星形发动机所有气缸散热条件都很好,可以用简单的风冷冷却,特别适合飞机使用)。

如果要飞机飞得更快,除了飞机机身、翼型的设计上要改变之外,发动机输出功率也要加大。对于活塞发动机,增大功率要么增加发动机缸数,要么增加发动机转速。但是发动机缸数增加会增加机头重量,影响重心分布,增加发动机转速,活塞往复运动极限较低,所以对于高速发动机,活塞发动机有很多先天不足。后来发明了喷气发动机,1928年奥匈帝国的Albert Fonó在德国注册了冲压发动机的专利并在1932年获得通过。

冲压发动机的原理非常简单:飞行时迎面气流在通过涵道的过程中将动能转变为压力能,经压缩后的空气进入燃烧室与燃料混合进行等压燃烧,生成的高温燃气在喷管中膨胀加速后排出,产生推力。冲压发动机结构简单,非常适合高速飞行,但是冲压发动机的问题是不能从初速为0的状态启动,因为空气没办法压缩,所以必须要有别的方式先让飞机向前动起来才行。

如SR71就是低速用涡喷,高速用冲压。同样1928年,英国克伦威尔皇家空军学院的弗兰克·惠特尔提出了新的喷气发动机设计,在1932年获得了专利,就是后来的涡轮喷气发动机,其原理是发动机启动(可以使用电启动)后,前面的压气机将空气压缩,然后进入燃烧室点火燃烧,后面跟着的是涡轮,涡轮受燃烧室气体膨胀推动的作用高速旋转,为前面的压气机提供动力。

如米格17、F4等飞机。涡喷的高速性能不错,但是比较费油,不太经济,特别是在亚音速飞行的时候。于是后来在涡喷的基础上在前面加了一个涵道(外涵道),用大面积的风扇作为前级,变成涡轮风扇发动机,这样就能提供很好的低速飞行经济性。如常见的波音、空客、C919等客机。如果把涡喷的发动机输出轴通过减速器连到螺旋桨上,就成了涡轮螺旋桨发动机,低速巡航更加省油。

飞机发动机在飞机翅膀下是如何推动飞机起飞的?

飞机发动机的原理是怎样的

对于现在的民航大飞机来说,飞机的主发动机(大发动机)都是需要依靠启动机启动的,而这些飞机发动机的启动机除了波音787的GE-Nx或Trent 1000是使用电力启动机外,其他的绝大部分都是使用气动启动机(个别小型飞机和活塞螺旋桨飞机除外)。而启动机启动所需要的电或者压缩空气从哪来,那就要依靠飞机上的APU了。

如上图所示,大飞机(民航客机)的APU都装在飞机的尾端,其实上就是一台小型发动机,也有人将其称为备用发动机,只不过这样的说法不是很准确。APU就是Auxiliary Power Unit的缩写,意味辅助动力系统,一般但你坐飞机登机的时候,听到飞机上传来的轻微噪音并不是飞机主发动机传来的,这个时候飞机的主发动机还没启动,只是APU在工作。

APU基本上就是上图这个样子,下面我们来说一下民航客机发动机是如何启动的:当飞机发动机要启动的时候,首先要给发动机启动机通电、通气,那么电源和气源哪里来呢?这也就是辅助动力系统APU的作用。当飞机在地面时,APU工作提供电力和压缩空气,这时飞机里的照明、空调、仪表等用电用气设备依赖APU提供;当飞机准备就绪,想要发动发动机起飞时,驾驶舱会将控制钮旋至点火启动位置,将信号传递至发动机控制组件,控制燃油系统打开油路通道,高压引起机将APU产生的压缩空气通过引起管路引到“气动启动机”,高压气体带动启动机运转,经过齿轮箱附件等传动系统带动涡扇发动机的N2转子,当N2转子达到设定转速后,由发动机控制组件控制点火盒通电点火,燃烧室周围的燃油喷嘴开始喷油燃烧,发动机转速持续上升,当转速提高到50%的时候,发动机启动工作宣告顺利结束。

(南航波音747-400F更换APU)发动机启动工作结束后,控制组件会控制引气启动管路关闭,点火盒停止工作,发动机与启动机脱开。发动机本身会继续提高转速,大约增加到60%转速时开始稳定工作,这也就是飞机主发动机“慢车”工作状态,然后就可以开足马力加速滑行并飞离跑道了。每一架大飞机的屁股后面都有这样子的“洞洞”,这就是飞机APU的排气口,话说APU再小也是个发动机,也需要进气和排气嘛。

而为何绝大多数大飞机的发动机都要引起启动(气动启动机),这是因为飞机的主发动机是非常庞大的,一般的往里站个人都不是事儿,大一些的发动机直径比中型客机机身还要大,所以启动机要带动发动机转子旋转还是很吃力的,而选择气动启动机就可以缩小APU的体积,当然随着技术进步,电力启动机得到跨越式发展的情况下,也可以选择电力启动,比如说波音787的发动机就是依靠电力启动机启动的。

话不多说,上图。上面就是波音787的GEnx发动机(左)和波音737NG的CFM56-7发动机(右)的大小对比,这俩发动机不光是体型、马力天差地别,GEnx这么大个的噪音水平还比CFM-56要低得多,如果说波音737发动机的噪音水平算是“嘈杂”的话,787发动机工作时都可以说是“静音”了。当然我们上面所说的都是一切正常状态下的启动过程,而电子和机械设备,谁又能保证没个故障呢?当APU出现故障后,飞机发动机怎么启动呢?这时候就需要用到地面电源/气源车了,通过这些地面设备为飞机发动机的启动提供电气,那么上图中那辆黄色的小车就是美国A-12高空侦察机的地面启动车,民用客机的地面辅助车俩和这个差不多。

为什么很多战斗机的发动机和进气口都在腹部,而不是背部,这不是很容易被地空火力攻击?

飞机发动机的原理是怎样的

飞行器能够遨游蓝天一是靠机翼产生升力更重要的是动力之源……发动机。目前为止常见的几种飞行器动力……涡扇、涡喷、涡轮轴发动机。喷气式战斗机的进气道是飞机整体布局以及飞机性能指标的关键机载设备和部位。(各种喷气式发动机作战飞机整体布局以及进气道/进气口形式)早期的喷气式发动机进气道大都采用机头进气道/进气口、结构简单、进气效率高、但是,随着雷达系统的诞生作战应用、机头进气道影响雷达系统设备的按装。

两侧式〔S〕进气道/进气口合理的解决了雷达的装配与发动机进气需要、两侧进气道为了满足飞行速度的不同阶段进气量需要结构复杂、重量大。〔美军/F-16战斗机经典的机腹式进气道/进气口〕(美军/全球鹰无人机机背式进气道/口设计)喷气式飞行器/飞机采用那一种进气道/进气口,是根据飞机的性能和需要整体布局通盘考虑的。

现代战争中,真正给喷气式作战飞机带来“杀身之祸”的并不是发动机进气道/进气口、而是发动机的“屁股”……尾喷口产生的废气以及高温。(喷气式发动机地面试车、可以清楚的看到尾喷口产生的尾焰、高温气流〔尤其是加力式喷气发动机〕)典型的飞机空战武器装备/空对空导弹,空空弹的作战模式就是利用喷气发动机尾喷口产生的高温“热源”的特征、导弹弹头装备了红外线自动制导“寻热”技术、对飞机发动打击。

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