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民航概论_魏全斌(第四节 飞机的动力装置) 第(3/9)页

航空活塞式发动机是一种将热能转换为机械能的内燃机,它并不能单独为飞机提供前进的动力,必须通过螺旋桨才能推动飞机前进。

螺旋桨是在流体中产生驱动力的装置,适用于**也适用于气体,飞机上的螺旋桨为空气螺旋桨。螺旋桨在空气中旋转将发动机曲轴转动功率转化为推进力,使飞机向前运动。因此,活塞式发动机和螺旋桨一起才构成飞机的动力装置。

图2-70 螺旋桨剖面

现代螺旋桨主要由桨叶、桨毂及桨叶变距机构等组成(见图2-70)。桨叶的剖面形状和翼型相似,桨叶的前、后表面分别相当于机翼的上、下表面,螺旋桨旋转时,桨叶与空气有相对运动,在桨叶的前表面(剖面较凸)空气流动快,压力小;桨叶后表面空气流速慢,压力大,桨叶前后表面有压力差,这个压差形成了螺旋桨的推动力。桨叶变距机构用来改变螺旋桨的桨叶角从而改变螺旋桨推动力的大小。制作螺旋桨的材料有木料、钢材、铝材或复合材料,现代大多数螺旋桨使用的是铝合金材料,它可以做成更薄、更有效的叶型,减轻了结构的重量而不减少结构的强度。

二、空气喷气发动机

空气喷气发动机是一种把燃料的热能转换为气体的动能,利用燃气从尾部高速喷出时所产生的反冲作用力推动飞机前进的发动机。这种发动机能够直接产生推力,它本身既是热力机,又是推进器。也就是说,它是热力机和推进器合为一体的航空动力装置。装有空气喷气发动机的飞机能够满足高速飞行对动力的要求,飞行速度可以达到或超过音速。

空气喷气发动机推力产生的根本原因,在于气体流过发动机内部时,气体和发动机之间产生的作用与反作用的结果。喷气式发动机工作时,气体流过发动机,在发动机内气体被进行压缩、燃烧,使气体的压力和温度都大大提高,气体在发动机内部必然力图向四面八方自由膨胀。而发动机内壁则要限制气体自由膨胀,只准它向喷口一个方向膨胀加速,最后气体就以很高的速度从喷口喷出,高速喷出的燃气将对发动机产生很大的反作用力,这个反作用力就是发动机的推动力。

目前,民用飞机使用的空气喷气发动机,根据构造不同可分为涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机和涡轮轴发动机四种:

(一)涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机是最早被研制出来的喷气式发动机,它主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和喷管组成(见图2-71)。

图2-71 涡轮喷气发动机结构

1.进气道

进气道的作用是在各种飞行状态下,整理进入发动机的气流,将足够量的空气以最小的流动损失顺利地引入压气机。民用航空飞机主要使用的是亚音速进气道,现代军用战斗机主要使用的是超音速进气道。

2.压气机

压气机的主要作用是通过高速旋转的叶片对空气做功,将进气道流来的空气进行压缩,使空气的压力和温度提高,为燃料燃烧、燃气膨胀做功创造条件。从压气机引出的空气还可以进行发动机冷却、机体防冰、机舱空气增压和调温等。根据压气机的结构型式和气流在压气机内的流动方向可将压气机分为轴流式压气机(见图2-72)和离心式压气机(见图2-73)。


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