航空发动机主要有三种类型:活塞式航空发动机,燃气涡轮发动机,冲压发动机。
航空发动机的发展经历了活塞式发动机,喷气时代的活塞式发动机,燃气涡轮发动机,涡喷/涡扇发动机,涡桨/涡轴发动机的时代,本文主要用动态图向大家展示航空发动机的工作原理。
星型活塞式发动机:
星型活塞式发动机原理和汽车发动机一样,通过燃油在气缸爆炸燃烧推动活塞做功,只不过气缸的排布是呈星型的。汽车上的活塞发动机一般呈V型或W型排列。活塞式航空发动机效率低,噪音大,油耗高,现已基本被淘汰。
涡轮喷气式发动机:
涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。依靠燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力,但油耗比涡轮风扇发动机高。著名的米格-25,SR-71黑鸟侦察机,都是安装的涡喷发动机,其最大速度能突破3马赫。由于油耗较高,正逐渐被涡扇发动机替代。
涡轮螺旋桨发动机:
涡桨发动机的本质类似于涡喷发动机(turbojet)接上一个减速器(speed reducer),并带动外部的螺旋桨(propeller)。涡轮螺旋桨发动机以螺旋桨产生的拉力(推力)为主,喷气所产生的的推力很小,只占螺旋桨的九分之一左右。涡桨发动机的优点是低速效率高, 适用于运输机,海上巡逻机等。由于螺旋桨旋转面积大,高速飞行时会产生很大阻力,所以涡桨发动机不适合高速飞行。
涡轮风扇发动机:
涡扇发动机由涡轮喷气发动机发展而成。与涡喷发动机比较,涡扇发动机主要特点是首级压缩机的面积大很多。目前大多数先进飞机都使用的是涡扇发动机。涡扇发动机相当于是涡桨和涡喷发动机性能折中的产物,适合400-1000公里时速下飞行。
优点:推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低,飞机航程远。
缺点:风扇直径大,迎风面积大,因而阻力大,发动机结构复杂,设计难度大。
桨扇发动机:(GE-36)
桨扇发动机既可看作带先进高速螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机,又可看作除去外涵道的超高涵道比涡轮风扇发动机,结合了涡轮螺旋桨发动机耗油率低和涡轮风扇发动机飞行速度高的优点。实验中的GE36,表现出了非常低的燃料消耗,但同样还是因为噪音大的问题,它没有被使用在任何飞机上。
涡轮轴发动机:(多见于直升机)
多用于直升机,最大平飞速度小于350公里。
冲压喷气式发动机:(超音速飞机,洲际导弹,超音速靶机等)