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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,航空发动机,第1页,航空发动机（aero-engine），是为航空器提供推进力或支持力装置，是航空器心脏。,自从飞机问世以来几十年中，发动机得到了快速发展，从早期低速飞机上使用活塞式发动机，到能够推进飞机以超音速飞行喷气式发动机，航空发动机已经形成了一个种类繁多，用途各不相同大家族。,从发展历程来说，航空发动机经历了两个显著发展时期，即：活塞式发动机时期和燃气涡轮发动机时期。,航空发动机,第2页,2,发动机在飞机上位置,机身内后部,第3页,3,发动机在飞机上位置,机翼根部,第4页,4,发动机在飞机上位置,机翼下（多用于旅客机）,第5页,5,发动机在飞机上位置,机身后部平尾根部,第6页,6,活塞式发动机时期,第7页,7,活塞式航空发动机,活塞式航空发动机,为航空器提供飞行动力往复式内燃机。发动机带动空气螺旋桨等推进器旋转产生推进力。,活塞式发动机主要由曲轴、连杆、活塞、汽缸、分气机构和机匣等部件组成。,小功率活塞式航空发动机比燃气涡轮发动机经济，在轻型低速飞机上仍得到应用。,第8页,8,活塞式航空发动机工作原理,活塞顶部在曲轴旋转中心最远位置叫上死点、最近位置叫下死点、从上死点到下死点距离叫活塞冲程。活塞式航空发动机大多是四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程,。,第9页,9,活塞式航空发动机发展阶段,逐步退出主要航空领域，广泛应用在轻型低速飞机和直升机上。,气冷发动机发展快速，发动机性能提升很快，到达其发展顶峰。,液冷发动机 居主导地位,早期,两次世界大战期间,喷气时代,第10页,10,活塞式航空发动机发展,活塞式航空发动机发展早期，法国处于领先地位。当初装备伊斯潘诺-西扎V型液冷发动机斯佩德战斗机功率已达130220kW,功重比为0.7kW/daN左右。飞机速度超出200km/h，升限6650m。,在两次世界大战推进下，发动机性能提升很快，单机功率从不到10 kW增加到2500 kW左右，功率重量比从0.11 kW/daN 提升到1.5 kW/daN左右，升功率从每升排量几千瓦增加到四五十千瓦，耗油率从约0.50 kg/(kWh)降低到0.230.27 kg/(kWh)。翻修寿命从几十小时延长到3000h。到第二次世界大战结束时，活塞式发动机已经发展得相当成熟，以它为动力螺旋桨飞机飞行速度从16km/h提升到近800 km/h，飞行高度到达15000 m。,涡轮喷气发动机创造开创了喷气时代，活塞式发动机逐步退出主要航空领域，但功率小于370 kW水平对缸活塞式发动机仍广泛应用在轻型低速飞机和直升机上，如行政机、农林机、勘探机、体育运动机、私人飞机和各种无人机。,第11页,11,活塞式航空发动机举例,R-2800普惠企业生产双排双黄蜂，属于气冷星型发动机。这种发动机在航空史上占有特殊地位。,第12页,12,活塞式航空发动机举例,P-47，绰号“雷电”，装备R-2800发动机，是美国共和飞机企业研制战斗机。该种机型产量到达15683架，是美国战斗机史上生产量最大飞机之一。,第13页,13,活塞式航空发动机举例,R-3350，莱特企业生产双排气冷星型发动机，1941年投入使用，开始时功率为2088kW，主要用于著名B-29空中堡垒战略轰炸机。,第14页,14,活塞式航空发动机举例,B-29战略轰炸机，装备莱特企业R-3350发动机。世称“超级空中堡垒”“史上最强轰炸机”，在轰炸东京等二战及之后战场都能够看到他身影，广岛和长崎两次原子弹攻击，B-29也是空中平台,。,第15页,15,因为涡轮喷气发动机创造而开创了喷气时代，活塞式发动机逐步退出主要航空领域，但功率小于370 kW水平对缸活塞式发动机发动机仍广泛应用在轻型低速飞机和直升机上，如行政机、农林机、勘探机、体育运动机、私人飞机和各种无人机。,美国NASA已经实施了一项通用航空推进计划，为未来安全舒适、操作简便和价格低廉通用轻型飞机提供动力技术。方案是用狄塞尔循环活塞式发动机，用它飞机有4个座位，速度偏低。对发动机要求为：功率为150 kW；耗油率0.22 kg/(kWh)；满足未来排放要求；制造和维修成本降低二分之一。到，该计划已经进行了500h以上发动机地面试验，功率到达130 kW，耗油率0.23 kg/(kWh)。,喷气时代活塞式发动机,第16页,16,燃气涡轮发动机时期,第17页,17,二、喷气发动机,火箭发动机,固体火箭发动机,液体火箭发动机,空气喷气发动机,无压气机式空气喷气发动机,有压气机式空气喷气发动机,冲压式喷气发动机,脉动式喷气发动机,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,第18页,18,燃气涡轮发动机工作原理,燃气涡轮机主要由压缩机、燃烧室、涡轮等部分组成。新鲜空气由进气道进入燃气轮机后，首先由压缩机加压成高压气体，接着由喷油嘴喷出燃油与空气混合后在燃烧室进行燃烧成为高温高压气体，然后进入涡轮段推进涡轮，将热能转换成机械能输出，最终废气由排气管排出。而由涡轮输出机械能中，一部分会用来驱动压缩机，另一部分则经由传动轴输出，用以驱动我们希望驱动机构如发电机、传动系统等。,第19页,19,燃气涡轮发动机时期从第二次世界大战结束至今。60年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代，居航空动力主导地位。在技术发展推进下，涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、桨扇发动机和涡轮轴发动机在不一样时期在不一样飞行领域内发挥着各自作用，使航空器性能跨上一个又一个新台阶。,燃气涡轮发动机时期概况,第20页,20,涡轮喷气发动机,涡轮喷气发动机仍属于热机一个，所以，从产生输出能量原理上讲，喷气式发动机和活塞式发动机是相同，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段，不一样是，在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行，但在喷气发动机中则是连续进行，气体依次流经喷气发动机各个部分，就对应着活塞式发动机四个工作位置。,第21页,21,涡轮喷气发动机,He-178，世界上第一架试飞成功喷气式飞机，开创了喷气推进新时代和航空事业新纪元。该飞机装配了德国奥海因研制成功离心式涡轮喷气发动机HeS3B，发动机推力为490daN，推重比1.38。,第22页,22,涡轮喷气发动机,奥林帕斯593涡喷发动机，最大推力到达17000daN。是英国罗尔斯罗伊斯企业布里斯托尔分企业和法国SNECMA企业为“协和”号飞机共同研制，1965年首次运转，1968年开始调试，1973年定型，1976年1月投入使用。,第23页,23,涡轮喷气发动机,协和式飞机，英国和法国联合研制超音速客机，最大飞行速度2.04马赫，巡航高度18000米。1969年，第一架协和超音速客机诞生，1976年1月21日投入商业飞行。10月24日，协和式飞机执行了最终一次飞行，全部退伍。,第24页,24,涡轮喷气发动机,伴随航空燃气涡轮技术进步，人们在涡轮喷气发动机基础上，又发展了各种喷气发动机，如依据增压技术不一样，有冲压发动机和脉动发动机；依据能量输出不一样，有涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和螺桨风扇发动机等。,喷气发动机尽管在低速时油耗要大于活塞式发动机，但其优异高速性能使其快速取代了后者，成为航空发动机主流。,第25页,25,涡轮风扇发动机,涡扇发动机发展源于第二次世界大战。世界上第一台运转涡轮风扇发动机是德国戴姆勒-飞驰研制DB670(或109-007)，于1943年4月在试验台上到达840千克推力。第一个批量生产涡扇发动机是1959年定型英国康维，推力为5730daN。,以后，涡扇发动机向低涵道比军用加力发动机和高涵道比民用发动机两个方向发展。在低涵道比军用加力涡扇发动机方面，英美研制出斯贝-MK202和TF30，分别用于英国购置鬼怪F-4M/K战斗机和美国F111。在7080年代，各国研制出推重比8一级涡扇发动机，装备在一线第三战斗机，如F-15、F-16、F-18、狂风、米格-29和苏-27。具备第四代战斗机特征战机，如美国F-22/F119等，装备则是推重比10一级涡扇发动机。,第26页,26,涡轮风扇发动机,工作原理,F22“猛禽”战斗机,苏-27，绰号侧卫,第27页,27,涡轮风扇发动机,工作原理,波音747-100宽体客机，装备普惠企业JT9D-3涡扇发动机，涵道比为5.2。,第28页,28,涡轮风扇发动机,工作原理,涡轮风扇发动机是在涡轮喷气发动机基础上增加了几级涡轮，并由这些涡轮带动一排或几排风扇，风扇后气流分为两部分，一部分进入压气机（内涵道），另一部分则不经过燃烧，直接排到空气中（外涵道）。内外涵道协同作用能够很好处理热效率和推进效率之间矛盾。,第29页,29,涡轮螺旋桨发动机,第一台涡轮螺旋桨发动机为匈牙利于1937年设计、1940年试运转 Jendrassik Cs-1。美国在1956年服役涡桨发动机T56/501，装于C-130运输机、P3-C侦察机和E-2C预警机。它功率范围为25804414 kW，是世界上生产数量最多涡桨发动机之一，至今还在生产。,螺旋桨在吸收功率、尺寸和飞行速度方面限制，在大型飞机上涡轮螺旋桨发动机逐步被涡轮风扇发动机所取代，但在中小型运输机和通用飞机上仍有一席之地。,第30页,30,涡轮螺旋桨发动机,美国C-130运输机,美国E-2C预警机,第31页,31,涡轮螺旋桨发动机,工作原理,涡轮螺旋桨发动机由螺旋桨和燃气发生器组成，螺旋桨由涡轮带动。工作原理与涡轮风扇发动机近似，但产生动力方面却有着很大不一样，涡轮螺旋桨发动机主要功率输出方式为螺旋桨轴功率。,涡轮螺旋桨发动机螺旋桨后空气流就相当于涡轮风扇发动机外涵道，因为螺旋桨直径比发动机大很多，气流量也远大于内涵道，所以这种发动机实际上相当于一台超大涵道比涡轮风扇发动机。,第32页,32,涡轮轴发动机,涡轮轴发动机是用于直升机，它与旋翼配合，组成了直升机动力装置。半个世纪以来，涡轴发动机已成功地发展了四代，功重比已从2kW/daN提升到6.87.1 kW/daN。,米-26直升机,第33页,33,涡轮轴发动机,工作原理,在结构上，涡轮轴发动机也有进气道、压气机、燃烧室和尾喷管等燃气发生器基本结构，但它普通都装有自由涡轮，如图所表示，前面是两级普通涡轮，它带动压气机，维持发动机工作，后面二级是自由涡轮，燃气在其中作功，经过传动轴专门用来带动直升机旋翼旋转，使它升空飞行。,第34页,34,燃气涡轮发动机,发展综述,70,年来，航空涡轮发动机已经发展得相当成熟，为各种航空器发展作出了主要贡献，其中包M3一级战斗/侦察机，含有超声速巡航、隐身、短距起落和超机动能力战斗机、亚声速垂直起落战斗机、满足180min 双发干线客机延长航程（ETOPS）要求宽体客机、有效载重大20t巨型直升机和速度超出600km/h倾转旋翼机。同时，还为各种航空改型轻型地面燃气轮机打下基础。,第35页,35,我国航空发动机发展现实状况,第36页,36,我国航空发动机发展现实状况,我国航空发动机研制是在新中国成立后一片空白基础上发展起来，从最初仿制改进改型到今天能够独立设计制造高性能航空发动机，走过了一条充满荆棘发展道路。,一个国家，没有独立自主研制发展航空发动机事业，就没有独立自主发展航空工业；没有先进航空发动机事业，就没有先进航空工业。改革开放三十年,我国航空工业以“太行”发动机研制成功为标志，实现了我国军用航空发动机从第二代向第三代，从涡喷向涡扇、从中等推力向大推力跨越。这“三大跨越”标志着我国已具备自主研制大推力军用发动机能力，配装我军主战机种发动机开始摆脱受制于人被动局面。,第37页,37,我国航空发动机发展现实状况,涡喷5发动机是我国依据前苏联BK-1发动机技术资料仿制第一个涡喷发动机，由沈阳航空发动机厂研制。涡喷5是一个离心式单转子带加力式航空发动机，单台最大推力为255千牛，加力推力为325千牛，重量为980千克，主要用于国产歼-5战斗机。,歼-5，沈飞制造，装备国产涡喷5发动机,第38页,38,我国航空发动机发展现实状况,涡喷6发动机是我国依据前苏联提供P-9B型发动机技术资料制造一个加力式涡喷发动机，主要用于装备国产歼-6战斗机及稍后研制强-5强击机。同涡喷5发动机相比，涡喷6在性能上有了很大提升，由亚音速发展到了超音速，压气机结构也从离心式发展为轴流式，其最大推力为255千牛，加力推力为318千牛，虽与涡喷5相差不大，但重量却减轻了23%，只有708千克，直径也缩短了48%，大大降低了飞机迎风面积，适合歼-6超音速飞行。,第39页,39,我国航空发动机发展现实状况,涡喷7发动机是按前苏联提供P-300发动机技术资料制造，主要用于当初研制2倍音速歼-7飞机。涡喷7发动机性能较涡喷6有了很大提升，其最大推力为382千牛，加力推力达559千牛，分别比涡喷6提升了50%和77%，而且为轴流式双转子结构，带有6级低压气机和2级涡轮组成高压和低压两个转子。,第40页,40,我国航空发动机发展现实状况,歼6,歼7,第41页,41,我国航空发动机发展现实状况,涡喷13系列发动机研制使我国结束了不能研制生产高性能涡喷发动机历史，即使其性能及技术还不是尤其先进，但却是我国从仿制改型向自行设计制造主要转变。发动机推力也提升到了431千牛，加力推力则到达了647千牛，分别比涡喷7提升了50%和15%，发动机翻修间隔也到达了350小时。80年代末，经过改进涡喷13A发动机前涡轮温度提升了50度，发动机加力推力提升到了647千牛。后又相继研制了涡喷13F发动机涡喷13F型发动机以及涡喷13A和涡喷13B等型号。,第42页,42,我国航空发动机发展现实状况,“昆仑”发动机,又称涡喷14发动机，是我国第一个完全自行设计研制国产涡喷发动机，含有完全“自主知识产权”，其所使用技术材料工艺等完全立足国内。1987年正式立项，开始进入原型机研制阶段,最终在12月经过了国家测试，于正式设计定型，历经时间。以后，我国又先后推出“昆仑”“昆仑”型发动机。尤其是“昆仑”型发动机，其最大推力和加力推力分别比“昆仑”型发动机提升到了539千牛和764千牛，最大推力和加力推力时耗油率则下降到0093千克/牛小时和018千克/牛小时，推重比为7。昆仑发动机是国内当前最先进中等推力级军用涡喷发动机，可用于歼7和歼8系列飞机。,第43页,43,我国航空发动机发展现实状况,国产昆仑发动机,第44页,44,我国航空发动机发展现实状况,歼八F战斗机,第45页,45,我国航空发动机发展现实状况,太行发动机，也叫涡扇10系列发动机。太行发动机研制始于上世纪八十年代末，12月28日完成设计定型审查考评，历时。,太行发动机是中国首个含有自主知识产权高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机，它结束了国产先进涡扇发动机空白。太行发动机由中国606所研制，是国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机。采取大推力函比及全自动数字化控制系统，最大推力不超出1千克。当前主要用于装备中国第三代高性能歼-10战斗机。,第46页,46,我国航空发动机发展现实状况,国产太行发动机,第47页,47,我国航空发动机发展现实状况,歼十战斗机,第48页,48,我国航空发动机发展现实状况,歼20，,中国第四代隐身重型歼击机，,成都飞机制造厂研制，采取两台国产涡扇10B发动机、DSI两侧进气道、全动垂尾，鸭式布局。该机于10月14日完成组装，11月4日进行首次滑跑试验。1月11日12时50分，歼20在成都实现首飞，历时18分钟。,第49页,49,我国航空发动机发展现实状况,歼二十,第50页,50,我国航空发动机发展现实状况,歼二十,第51页,51,我国航空发动机发展现实状况,航空发动机是一个复杂系统，它发展成熟一样也是较为复杂过程，并非一朝一夕就能够得以顺利完成。相信以踏实认真态度，刻苦钻研精神，一定会让我国航空发动机工业一步步走向成熟，也让中国不再只是一个航空大国，而成为一个航空强国。,第52页,52,The end,谢谢观看,第53页,53,
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