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民航概论_魏全斌(第四节 飞机的动力装置) 第(6/9)页

涡扇发动机的总推力由内涵产生的推力和外涵产生的推力两部分组成。内涵推力的产生与涡轮喷气发动机的相同,外涵推力的产生和螺旋桨相似。涡扇发动机外涵道空气质量流量与内涵道空气质量流量之比称发动机涵道比。涡轮风扇发动机的内外涵道的气流排气方式有混合式和非混合式两种。混合式指外涵气体经风扇后流到混合器内与内涵气体混合后从同一个喷口排出;非混合式是指外涵气体与内涵气体分别从各自的喷管排出。通常高涵道比的涡轮风扇发动机采用非混合式;低涵道比(带加力)的涡轮风扇发动机采用混合式排气(见图2-80~图2-81)。

涵道比越高,说明涡扇发动机中风扇部分空气流量越大,风扇产生的推力所占比例也越大,更适于速度稍低的飞行;涵道比越低,说明发动机内核部分空气流量越大,内核产生的推力也越大,更适合高速飞行。目前航线客机普遍采用较高涵道比的涡扇发动机,速度更快的战斗机则普遍采用涵道比较低的涡扇发动机。

图2-80 涡扇发动机排气方式

图2-81 分开排气的涡扇发动机

(四)涡轮轴发动机

在直升机和一些其他应用中只需要输出一个轴功率而不需要产生推力的燃气涡轮发动机,涡轮轴发动机就是一种输出轴功率的燃气涡轮发动机(见图2-82)。在工作和构造上,涡轮轴发动机同涡轮螺桨发动机很相近。在带有压气机的燃气涡轮发动机中,涡轮轴发动机出现的较晚。但已在直升机和垂直∕短距起落飞机上得到了广泛的应用。涡轮轴发动机也有进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等喷气式发动机的基本构造,但它一般都装有普通涡轮和自由涡轮两种不同工作状态的涡轮。装在前面的是普通涡轮,它带动压气机,维持发动机工作,装在后面的是自由涡轮,燃气推动它做功,通过传动轴专门用来输出轴功率。涡轮轴发动机大部分用于直升机,它与旋翼配合,构成了直升机的动力装置。为了合理地安排直升机的结构,涡轮轴发动机的喷口,可以向上、向下或向两侧,不像涡轮喷气发动机那样非向后不可。这有利于直升机设计时的总体安排(见图2-83)。

图2-82 涡轮轴发动机结构

图2-83 直升机喷管向外侧

涡轮轴发动机同活塞发动机相比,涡轮轴发动机输出的功率要大得多,活塞式发动机则相差很远。在经济性上,涡轮轴发动机的耗油率略高于最好的活塞式发动机,但它所用的航空煤油要比后者所用的航空汽油便宜,这在一定程度上得到了弥补。当然,涡轮轴发动机也有其不足之处,它制造比较困难,制造成本也较高。特别是由于旋翼的转速更低,它需要比涡轮螺旋桨发动机更重更大的减速齿轮系统,有时它的重量竟占发动机总重量一半以上。

(五)辅助动力装置

在大、中型飞机上和大型直升机上除了主引擎外,还装有机载辅助动力装置(APU),安装APU的目的是用于在主引擎尚未启动时为飞机提供电力和增压空气,飞机上的APU通常是不为飞机提供前进的动力,但也有少量的APU可以向飞机提供附加推力。

飞机在地面和起飞时APU提供的电源和压缩空气,用于启动发动机、保证发动机启动前和起飞过程中客舱和驾驶舱内的照明和空调需要,使发动机的功率全部用于地面加速和爬升,改善了起飞性能。降落后,仍由APU提供电力和空调,使主发动机可以提早关闭,从而节省了燃油,降低机场噪声。通常在飞机爬升到一定高度后将APU关闭,但在飞行中当主发动机空中停车时,APU可在一定的高度(一般为10000米)以下的高空中及时启动,为主发动机重新启动提供动力。

图2-84APU喷管


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