【簡介：】本篇文章給大家談?wù)劇逗娇瞻l(fā)動機(jī)是如何工作的原理》對應(yīng)的知識點(diǎn)，希望對各位有所幫助。本文目錄一覽：
1、飛機(jī)發(fā)動機(jī)是怎么工作的
2、飛機(jī)發(fā)動機(jī)工作原理是什么？
3、航空發(fā)
本篇文章給大家談?wù)劇逗娇瞻l(fā)動機(jī)是如何工作的原理》對應(yīng)的知識點(diǎn)，希望對各位有所幫助。
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飛機(jī)發(fā)動機(jī)是怎么工作的
首先簡單介紹一下結(jié)構(gòu)
噴氣發(fā)動機(jī)由進(jìn)氣道，壓氣機(jī)，燃燒室，渦輪，尾噴管五部分組成，其中壓氣機(jī)，燃燒室和渦輪合起來稱為核心機(jī)（為什么叫核心機(jī)后面介紹）。
對于噴氣發(fā)動機(jī)來說，當(dāng)飛機(jī)在空中高速飛行時(shí)，以飛機(jī)為參考系，前方空氣來流速度很快，這時(shí)壓氣機(jī)是不能直接吸入這些高速氣流的，必須先由進(jìn)氣道將高速低壓氣流轉(zhuǎn)換為低速高壓氣流，目前航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道進(jìn)氣氣流速度為當(dāng)?shù)伛R赫速0.5-0.6（因?yàn)槁曀贋闇囟鹊暮瘮?shù)，發(fā)動機(jī)里不同位置溫度不一樣，因此聲速也不一樣，當(dāng)?shù)伛R赫速0.5-0.6是指進(jìn)氣道入口處氣流速度是當(dāng)?shù)芈曀俚?.5-0.6倍）。
而尾噴管則是通過控制氣流噴出速度控制推力，并使出口壓力盡可能接近外界大氣壓。
下面來說核心機(jī)，為了了解核心機(jī)是怎么回事，首先要了解噴氣發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)原理。
從熱力學(xué)原理來說，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的熱力循環(huán)是布雷頓循環(huán)
上圖是表示理想布雷頓循環(huán)的溫熵圖（圖中的每一點(diǎn)對應(yīng)于理想氣體的一個(gè)狀態(tài)，這里將發(fā)動機(jī)吸入的空氣當(dāng)成理想氣體處理），就噴氣發(fā)動機(jī)而言，0這一點(diǎn)表示周圍大氣的氣體狀態(tài)，空氣進(jìn)入進(jìn)氣道，被吸入壓氣機(jī)壓縮的過程是圖中0-2的等熵壓縮過程，理想情況下在這個(gè)階段，空氣的總熵不變，但被壓氣機(jī)壓縮溫度上升。當(dāng)然實(shí)際做不到等熵壓縮，總有一點(diǎn)損失。
圖中2點(diǎn)表示經(jīng)過壓氣機(jī)的氣體狀態(tài)，此時(shí)氣體溫度已有600K左右（工程熱力學(xué)一般都用熱力學(xué)溫度），當(dāng)然不同發(fā)動機(jī)差別會比較大。氣體從點(diǎn)2到點(diǎn)3是在燃燒室中進(jìn)行等壓加熱，理論來說燃燒過程壓力基本不變（當(dāng)然實(shí)際做不到真正的等壓）。經(jīng)過燃燒室加熱后氣體溫度已經(jīng)非常高了，氣體到點(diǎn)3后下面一個(gè)階段就要經(jīng)過渦輪，所以點(diǎn)3的溫度也叫渦輪前溫度。目前噴氣發(fā)動機(jī)渦輪前溫度普遍能到1400K以上，F(xiàn)-22的發(fā)動機(jī)渦輪前溫度能到2000K左右。
從點(diǎn)3到點(diǎn)4，是氣體經(jīng)過渦輪等熵膨脹，在這個(gè)過程中推動渦輪做功，自身內(nèi)能下降，表現(xiàn)為溫度降低。而渦輪和前面的壓氣機(jī)是由一根軸連在一起的，由高溫氣體做功推動渦輪后，渦輪將這個(gè)功傳給前面的壓氣機(jī)，也就是說壓氣機(jī)壓縮氣體消耗的能量是由后面渦輪產(chǎn)生的，也因?yàn)檫@個(gè)原因，噴氣發(fā)動機(jī)不能自己啟動，啟動時(shí)必須先有電動機(jī)之類的東西把它帶到一定的轉(zhuǎn)速之后才能點(diǎn)火啟動。
氣體排出發(fā)動機(jī)后，在大氣中等壓冷卻，在圖中用點(diǎn)4到點(diǎn)1的虛線表示。
分析這個(gè)熱力學(xué)循環(huán)可以看出，3點(diǎn)的溫度越高，氣體在渦輪前內(nèi)能越高（理想氣體內(nèi)能為溫度的線性函數(shù)，溫度越高內(nèi)能越高），在經(jīng)過渦輪時(shí)做功也越多，就能更好推動壓氣機(jī)產(chǎn)生更大的推力，而在溫熵圖上2-3的等熵過程的路徑是唯一確定的，按照工程師和科學(xué)家的計(jì)算，每一個(gè)渦輪前溫度都對應(yīng)一個(gè)最佳增壓比，使在這個(gè)渦輪前溫度下發(fā)動機(jī)的熱效率最高。也就是說點(diǎn)3溫度增高，如果要保持熱力學(xué)效率不降低，點(diǎn)2的溫度也必須增高，即壓氣機(jī)增壓比要增高，因此噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)展主要就在干兩件事，想方設(shè)法提高渦輪前溫度和想方設(shè)法提高壓氣機(jī)增壓比。
了解了噴氣發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)原理之后，我們可以發(fā)現(xiàn)，布雷頓循環(huán)中決定整個(gè)循環(huán)狀況的是壓氣機(jī)增壓比和渦輪前溫度，壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)決定增壓比，而渦輪前溫度由燃燒室和渦輪共同決定（畢竟即便燃燒室能燒到2000K，渦輪承受不了如此高的溫度就融化了），所以壓氣機(jī)，燃燒室和渦輪合起來稱為核心機(jī)，因?yàn)樗鼈內(nèi)齻€(gè)決定了一臺噴氣發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)循環(huán)是什么樣的，核心機(jī)決定發(fā)動機(jī)的總功率和熱效率，有了好的核心機(jī)，如果直接在地上用，稍微改造一下就成燃?xì)廨啓C(jī)，同樣的核心機(jī)如果加上超聲速進(jìn)氣道、加力燃燒室和尾噴管就成了戰(zhàn)斗機(jī)用的渦噴發(fā)動機(jī)，如果核心機(jī)前面加一個(gè)風(fēng)扇就成了渦扇發(fā)動機(jī)。美國的lm2500艦用燃?xì)廨啓C(jī)和F-15、F-16所用的F110發(fā)動機(jī)以至一些民航飛機(jī)的發(fā)動機(jī)就都是從GE9一個(gè)核心機(jī)衍生而來。
飛機(jī)發(fā)動機(jī)工作原理是什么？
航空發(fā)動機(jī)工作原理，共有3種類型：
活塞式航空發(fā)動機(jī)
是早期在飛機(jī)或直升機(jī)上應(yīng)用的航空發(fā)動機(jī)，用于帶動螺旋槳或旋翼。大型活塞式航空發(fā)動機(jī)的功率可達(dá)2500千瓦。后來為功率大、高速性能好的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)所取代。但小功率的活塞式航空發(fā)動機(jī)仍廣泛地用于輕型飛機(jī)、直升機(jī)及超輕型飛機(jī)。
燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)
這種發(fā)動機(jī)應(yīng)用最廣。包括渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)和渦輪軸發(fā)動機(jī)，都具有壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪。渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)主要用于時(shí)速小于800千米的飛機(jī)；渦輪軸發(fā)動機(jī)主要用作直升機(jī)的動力；渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)主要用于速度更高的飛機(jī)；渦輪噴氣發(fā)動機(jī)主要用于超音速飛機(jī)。
沖壓發(fā)動機(jī)
其特點(diǎn)是無壓氣機(jī)和燃?xì)鉁u輪，進(jìn)入燃燒室的空氣利用高速飛行時(shí)的沖壓作用增壓。它構(gòu)造簡單、推力
大，特別適用于高速高空飛行。由于不能自行起動和低速下性能欠佳，限制了應(yīng)用范圍，僅用在導(dǎo)彈和空中發(fā)射的靶彈上。
其他
上述發(fā)動機(jī)均由大氣中吸取空氣作為燃料燃燒的氧化劑，故又稱吸空氣發(fā)動機(jī)。其他還有火箭發(fā)動機(jī)、脈沖發(fā)動機(jī)和航空電動機(jī)?；鸺l(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑（氧化劑和燃燒劑）全部由自身攜帶，燃料消耗太大，不適于長時(shí)間工作，一般作為運(yùn)載火箭的發(fā)動機(jī)，在飛機(jī)上僅用于短時(shí)間加速（如起動加速器）。脈沖發(fā)動機(jī)主要用于低速靶機(jī)和航空模型飛機(jī)。由太陽電池驅(qū)動的航空電動機(jī)僅用于輕型飛機(jī)，尚處在試驗(yàn)階段。
航空發(fā)動機(jī)的工作原理
將燃料的熱能或其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，為飛機(jī)或其他航空器提供飛行所需動力的裝置。分為活塞式發(fā)動機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)和噴氣發(fā)動機(jī)?；钊胶娇瞻l(fā)動機(jī)是指帶動空氣螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推進(jìn)力的航空發(fā)動機(jī)。燃?xì)鉁u輪航空發(fā)動機(jī)是現(xiàn)代飛機(jī)和直升機(jī)的主要發(fā)動機(jī)，特點(diǎn)是有壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪組成的核心機(jī)。噴氣式航空發(fā)動機(jī)是指利用自身噴管噴射髙速氣流產(chǎn)生反作用推力的航空發(fā)動機(jī)。
關(guān)于《航空發(fā)動機(jī)是如何工作的原理》的介紹到此就結(jié)束了。
