中国航空发动机及其发展现状的研究报告
所谓航空发动机,顾名思义就是为航空器提供飞行所需动力的发动机。作为飞机的心脏,被誉为“工业之花”,它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性。而航空发动机技术则被誉为现代工业“皇冠上的明珠”,它是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。目前,世界上能够独立研制高性能航空发动机的国家只有美、英、法、俄等少数几个国家,技术门槛很高。
航空发动机的分类
航空发动机 吸气式发动机 火箭喷气发动机 活塞式发动机 燃气涡轮发动机 冲压喷气发动机 脉动喷气发动机 化学火箭发动机 核火箭发动机 电火箭发动机 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 螺桨风扇发动机 液体火箭发动机 固体火箭发动机 高性能军用航空发动机的主要指标
评判航空发动机的优劣有很多指标,从不同角度看,最常用的有推力、推重比、发动机效率和燃油消耗率,还有加速性能、工作稳定性、环境适应性、隐身性、寿命,还可以加上发动机噪声、污染、维修性、保障性以及几何尺寸、重量和价格等。对于军用航空发动机而言,推重比、可靠性、工作稳定性和燃油消耗率是最重要的4个指标。 所谓推重比就是发动机的推力与自身重量之比,这是军用航空发动机最重要的性能指标,因为它直接影响到飞机的最大飞行速度、升限、任务载荷和机动性。高推重比是航空发动机研制不懈追求的目标,是最常见、最重要的指标。第五代战斗机发动机的推重比超过了10,使飞机具备了超音速巡航能力和超机动能力。目前公认推重比为10一级的航空发动机有:欧洲合研罗罗公司的EJ200中推涡扇发动机、法国M88系列中推涡扇发动机、俄罗斯AL-41F大推力涡扇发动机以及美国的F119和F120系列发动机。但是推重比实际能达到10的发动机只有美国的F119和F120系列。 高可靠性是决定航空发动机成败的关键指标。所谓可靠性其实就是装备在规定的寿命期内尽可能少出故障的品质。如果地面、水面装备的动力装置出现故障,可以降低速度返回基地或者停驶来排除故障。而航空发动机一旦在数千、上万米高空出现故障,轻则导致飞机无法完成任务,重则会造成机毁人亡的重大事故。 通俗地讲,航空发动机的稳定性就是发动机在各种复杂外界条件下都能保证正常工作、不
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停车的能力。它主要受到发动机压气机的气动稳定性的影响,也与涡轮、喷管和燃油控制器等部件有关。飞机高度、速度的快速变化,以及令人眼花缭乱的机动,使得航空发动机的进气条件非常复杂,如果此时发生停车则后果不堪设想,因此,航空发动机良好的稳定性就显得异常重要。 所谓燃油消耗率就是航空发动机产生一公斤推力在一个小时内消耗燃油的重量。很容易理解民航公司会关心航空发动机燃油消耗率,实际上各国军队同样也关心燃油消耗率,因为低燃油消耗率直接关系到飞机的作战效能,即燃油消耗率低就意味着在同等情况下飞得更远,或者装载的任务载荷更多。
各种航空发动机的原理图
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航空发动机的工作原理
以活塞式发动机为例进行说明。航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合,在密闭的容器(气缸)内燃烧,膨胀作功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨,由螺旋桨产生推(拉)力。所以,作为飞机的动力装置时,发动机与螺旋桨是不能分割的。 (一)活塞式发动机的主要组成
主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气(汽油和空气)进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞(俗称电嘴),以及进、排气门。发动机工作时气缸温度很高,所以气缸外壁上有许多散热片,用以扩大散热面积。气缸在发动机壳体(机匣)上的排列形式多为星形或V
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