一、航空發(fā)動(dòng)機(jī)是什么

航空發(fā)動(dòng)機(jī)（Aero-engine）是用來產(chǎn)生推力使飛機(jī)前進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備。先進(jìn)的飛行器需要強(qiáng)大的心臟，航空發(fā)動(dòng)機(jī)正是飛行器的動(dòng)力來源。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是非常復(fù)雜的高端機(jī)械，工作條件具有“高溫，高壓，高速”的特點(diǎn)：工作溫度高，內(nèi)部各處的溫度不同且不斷變化；氣體壓力大，工作載荷高；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，以及承受環(huán)境和機(jī)動(dòng)飛行給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來的各種影響。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要在質(zhì)量和體積受嚴(yán)格限制的前提下產(chǎn)生強(qiáng)大的推力，長時(shí)間可靠的工作，其性能還要能靈活精確地調(diào)節(jié)控制，對設(shè)計(jì)制造工藝提出極高要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)集中了機(jī)械制造行業(yè)幾乎所有的高精尖技術(shù)，因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為是”現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠“。航空發(fā)動(dòng)機(jī)直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是一個(gè)國家科技、工業(yè)和國防實(shí)力的重要體現(xiàn)。

二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)種類及原理

1、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)

對航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，最先使用的就是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作原理是指活塞承載燃?xì)鈮毫?，在氣缸中進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動(dòng)，并依據(jù)連桿將這種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機(jī)構(gòu)、螺旋槳減速器、機(jī)匣等組成。

在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時(shí)代，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)逐步退出主要航空領(lǐng)域，但功率小于370kW的水平對缸活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)仍廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機(jī)和直升機(jī)上，如行政機(jī)、農(nóng)林機(jī)、勘探機(jī)、體育運(yùn)動(dòng)機(jī)、私人飛機(jī)和各種無人機(jī)，旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在無人機(jī)上嶄露頭角，而且美國NASA還正在發(fā)展用航空煤油的新型二沖程柴油機(jī)供下一代小型通用飛機(jī)使用。

2、渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

（1）渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成，戰(zhàn)斗機(jī)的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)仍屬于熱機(jī)的一種，就必須遵循熱機(jī)的做功原則：在高壓下輸入能量，低壓下釋放能量。因此，從產(chǎn)生輸出能量的原理上講，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是相同的，都需要有進(jìn)氣、加壓、燃燒和排氣這四個(gè)階段，不同的是，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中這4個(gè)階段是分時(shí)依次進(jìn)行的，但在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中則是連續(xù)進(jìn)行的，氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部分，就對應(yīng)著活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)工作位置。

（2）渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)

這種發(fā)動(dòng)機(jī)在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的的基礎(chǔ)上增加了幾級渦輪，并由這些渦輪帶動(dòng)一排或幾排風(fēng)扇，風(fēng)扇后的氣流分為兩部分，一部分進(jìn)入壓氣機(jī)（內(nèi)涵道），另一部分則不經(jīng)過燃燒，直接排到空氣中（外涵道）。由于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)一部分的燃?xì)饽芰勘挥脕韼?dòng)前端的風(fēng)扇，因此降低了排氣速度，提高了推進(jìn)效率，而且，如果為提高熱效率而提高渦輪前溫度后，可以通過調(diào)整渦輪結(jié)構(gòu)參數(shù)和增大風(fēng)扇直徑，使更多的燃?xì)饽芰拷?jīng)風(fēng)扇傳遞到外涵道，就不會(huì)增加排氣速度。這樣，對于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)來講，熱效率和推進(jìn)效率不再矛盾，只要結(jié)構(gòu)和材料允許，提高渦輪前溫度總是有利的。航空用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)主要分兩類，即不加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。前者主要用于高亞音速運(yùn)輸機(jī)，后者主要用于殲擊機(jī)，由于用途不同，這兩類發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)也大不相同。

3、渦槳/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)

渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，簡稱渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，由螺旋槳和燃?xì)獍l(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動(dòng)。由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)比渦輪低，只有大約1000轉(zhuǎn)/分，為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi)，需要在它們之間安裝一個(gè)減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動(dòng)螺旋槳。這種減速器的負(fù)荷重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，它的重量一般相當(dāng)于壓氣機(jī)和渦輪的總重，作為發(fā)動(dòng)機(jī)整體的一個(gè)部件，減速器在設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)中占有相當(dāng)重要的地位。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳后的空氣流就相當(dāng)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動(dòng)機(jī)大很多，氣流量也遠(yuǎn)大于內(nèi)涵道，因此這種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上相當(dāng)于一臺(tái)超大涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。由于涵道比大，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下效率要高于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但受到螺旋槳效率的影響，它的適用速度不能太高，一般要小于900km/h。在中低速飛機(jī)或?qū)Φ退傩阅苡袊?yán)格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機(jī)中的到廣泛應(yīng)用。