第三十五 章 未定

    21 活塞式发动机活塞式发动机是最早出现的航空发动机，其主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。工作原理是指活塞承载燃气压力，在气缸中进行反复运动，并依据连杆将这种运动转变为曲轴的旋转活动。其中气缸是混合气（汽油和空气）进行燃烧的地方。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形。常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相同的情况下，气缸数目越多发动机功率越大。活塞式发动机的特点为热效率高（相对于涡轮式），输出扭矩大，启动快，故适用于地面。在喷气发动机出现之前，活塞式飞机发动机大多采用星型设计，因其曲轴短战场生存性强，结构紧凑占用飞机空间小而被舰载机广泛使用，其余发动机则采用v型设计。

    活塞式发动机作为最早出现的航空发动机，其也存在着一些问题：活塞发动机外形阻力大，螺旋桨高速旋转时效率低活塞式发动机中进气、加压、燃烧和排气四个工作阶段是通过活塞在一个气缸的往复运动分时依次进行的，每个汽缸能发出的功率受到工质温度的限制，随着功率增大，活塞发动机汽缸数增多，重量急剧增加，功重比严重降低。但由于活塞发动机具有效率高、耗油率低和价格低廉等优点，在功率需求小于200 千瓦的小型低速通用飞机上仍有一定优势。因此在小型公务机、农业飞机、支线和一些小型多用途运输机（森林灭火、搜索、救援和巡逻等），活塞发动机仍被广泛地采用。22涡喷/涡扇发动机20世纪30年代后期到20世纪40年代初，喷气发动机在英国和德国的诞生，开创了喷气推进新时代和航空事业的新纪元。涡轮喷气发动机的结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种，就必须遵循热机的做功原则：在高压下输入能量，低压下释放能量。因此，从产生输出能量的原理上讲，喷气式发动机和活塞式发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段，不同的是，在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的，但在喷气发动机中则是连续进行的，气体依次流经喷气发动机的各个部分，就对应着活塞式发动机的四个工作位置。

    涡扇发动机由“风扇，压气机，燃烧室，导向叶片，高压涡轮叶片和涡轮盘，低压涡轮叶片和涡轮盘，加力燃烧室，尾喷管”，这七大部分组成。涡扇发动机的工作原理就是将空气吸进燃烧室中，与喷出的燃料混合后进行燃烧，产生的高温高压气流，经过高低压涡轮后，从尾喷管喷出，最后产生推力，推动飞机前进。

    涡喷是燃料和空气燃烧后，生成高温高压气体，大部分喷出产生推力，少部分推动涡轮，驱动压气机等，行成循环涡扇是燃料和空气燃烧后，生成高温高压气体，小部分喷出产生推力，大部分推动涡轮，驱动压气机等行成循环。涡喷发动机主要用于高亚音速运输机，涡扇发动机主要用于歼击机。23涡桨/涡轴发动机涡桨/涡轴发动机是在涡喷发动机诞生、成熟后，将活塞发动机涡轮化而研制发展的新型动力。涡桨发动机代替活塞螺旋桨发动机用于固定翼飞机，涡轴发动机代替活塞轴发动机用于旋翼直升机。涡轮螺旋桨发动机，简称涡桨发动机，由螺旋桨和燃气发生器组成，螺旋桨由涡轮带动。涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨后的空气流就相当于涡轮风扇发动机的外涵道，由于螺旋桨的直径比发动机大很多，气流量也远大于内涵道，因此这种发动机实际上相当于一台超大涵道比的涡轮风扇发动机。由于涵道比大，涡轮螺旋桨发动机在低速下效率要高于涡轮风扇发动机，但受到螺旋桨效率的影响，它的适用速度不能太高，一般要小于900km/h。在中低速性能有严格要求的巡逻、反潜或灭火等类型飞机中的到广泛应用。

    24非传统新型航空发动机非传统新型航空动力是指传统的涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞、冲压、火箭发动机以外的新型先进航空发动机。非传统新型航空发动机大致包括以下3类：一是新概念发动机。在结构、原理或循环特性上与传统发动机具有很大的区别与创新，如脉冲爆震发动机、超燃冲压发动机、波转子发动机、等离子体发动机、分布式矢量推进发动机等。二是重大革新型发动机。在传统的发动机原理、结构基础上进行了重大革新。如多电发动机、自适应循环发动机、智能发动机、间冷回热发动机、桨扇发动机、超微型涡轮发动机、冲压转子发动机、骨架结构发动机和各种组合发动机等。三是新能源发动机。面对石油资源的枯竭和绿色环保的要求，开发使用航空煤油以外的新燃料和新能源。如氢燃料/合成燃料/生物燃料/天然气燃料发动机，太阳能、核能、燃料电池、激光和微波能发动机等。涡轮轴发动机同涡轮螺桨发动机根相近。它们都是由涡轮风扇发动机的原理演变而来，只不过涡轮轴发动机将风扇变成了直升机的旋翼。在构造上，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构造，但它一般都装有自由涡轮，

    充斥高高