1. 喷气航空发动机工作原理
喷气式飞机(Jet Plane)是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射的反冲作用使飞机向前飞行,它可使飞机获得更大的推力,飞得更快。
喷气式飞机由于发动机运作原理的不同,需在10,000米至15,000米的高空中才能达到最佳推进效率。除此之外,为配合高空飞行时的气压降低,喷气客机大部分都配置有加压舱,而驾驶喷气军用机的飞行员,则需要穿戴具有加压功能的飞行服及飞行面罩。
2. 喷气航空发动机工作原理图解
区别如下:
1、速度区别喷气式飞机比一般飞机快,喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射的反冲作用使飞机向前飞行,它可使飞机获得更大的推力,飞得更快;
2、稳定性区别喷气式发动机比螺旋桨发动机更稳定,喷气式发动机靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的,而螺旋桨发动机靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置;
3、推力区别喷气式飞机比一般飞机推力提升大,一般飞机是以比较低速的大量空气滑流的形式,而另一种是以极高速的燃气喷气流形式;
4、节能区别喷气式飞机比一般飞机经济(油耗更少),喷气式飞机是选择煤油作燃料的,其发动机工作原理和活塞式发动机有所不同,它的燃烧过程并不是间断进行的。燃料点燃,以后就可以燃烧到发动机断油。所以,不要求燃料有相当好的蒸发性。扩展资料:喷气式飞机是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射的反冲作用使飞机向前飞行,它可使飞机获得更大的推力,飞得更快。喷气式飞机由于发动机运作原理的不同,需在10,000米至15,000米的高空中才能达到最佳推进效率。除此之外,为配合高空飞行时的气压降低,喷气客机大部分都配置有加压舱,而驾驶喷气军用机的飞行员,则需要穿戴具有加压功能的飞行服及飞行面罩。喷气式飞机发动机工作原理和活塞式发动机有所不同,它的燃烧过程并不是间断进行的。燃料点燃,以后就可以燃烧到发动机断油。所以,不要求燃料有相当好的蒸发性,烧汽油就显得大材小用了。不但这样,现代喷气式飞机飞得高、而且速度快,于是带来一个很大的问题:处在高空飞行的飞机,因为空气相当稀薄,大气压力也小,而且燃料处于低压状态,通常在这种环境下,假如以汽油为燃料,油箱以及油路中的汽油就会马上沸腾,从而产生许多油蒸汽,阻塞油路,造成“气塞”。发动机也会由于得不到燃料而在空中停车,从而造成机毁人亡的严重飞行事故。为了防止“气塞”出现,喷气式飞机也只能采用沸点比较高、而且不易蒸发的煤油作燃料了。此外,煤油的润滑性要比汽油好得多,而汽油会使发动机各个机件润滑性能变差,极大缩短发动机的使用寿命,因此这也是喷气式飞机烧煤油的另外一个原因。
3. 喷气航空发动机工作原理图
现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前.一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧.风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机气,从而完成了一个外.而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空工作循环.
4. 航空发动机的原理
飞机引擎的发动原理
汽车在高速公路上定速行驶於平坦路面上所消耗的汽油,主要都是用来克服空气阻力。在空中飞行的飞机同样承受阻力,因此飞机必须有「推进系统」,否则阻力将使飞机愈来愈慢终至坠毁。飞机的推进系统常见的有「往复式内燃机」和「涡轮引擎」二类。
「往复式内燃机」是最传统的飞机动力源,莱特兄弟的第一架飞机就是采用四冲程的内燃机。通常是使用螺旋桨把往复式内燃机的输出马力转变成推进力。「涡轮引擎」可分为 :「涡轮喷射」、「涡轮扇喷射」和「涡轮轴引擎」三大类。
往复式内燃机和汽车、机车使用者的原理相同,除了模型飞机之外,绝少使用二冲程引擎者。四冲程引擎分为进气、压缩、爆炸、排气四个冲程,其原理在今日已成常识,不多说明。「涡轮引擎」由前面吸入空气,经由压缩器增压之后,即将油与气混合并於燃烧室引燃。燃烧后的高温排气流经涡轮产生转动的力量,此力量经过传动轴去驱动压缩器。此时排气仍含有甚多热能,即经由喷嘴高速喷出,依反作用定律产生推力。上述为「涡轮喷射引擎」。
扇式喷射是把压缩器或涡轮叶片延长成为类似较短的螺旋桨叶片。压缩器叶片延长者叫作前扇式,涡轮叶片延长者叫作后扇式。
5. 喷气式航空发动机工作原理
喷气式发动机原理
喷气式发动机的工作过程可归纳为:进气、压缩、燃烧、排气。
1、在实际中的应用
喷气推进是伊萨克·牛顿(Isaac Newton)爵士的第三运动定律的实际应用。该定律表述为:“作用在一物体上的每一个力都有一方向相反大小相等的反作用力。”就飞机推进而言,“物体”是通过发动机时受到加速的空气。产生这一加速度所需的力有一大小相等方向相反的反作用力作用在产生这一加速度的装置上。喷气发动机用类似于发动机/螺旋桨组合的方式产生推力。二者均靠将大量气体向后推来推进飞机,一种是以比较低速的大量空气滑流的形式,而另一种是以极高速的燃气喷气流形式。根据牛顿第三定律,作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机在工作时,从前端吸入大量的空气,燃烧后高速喷出,在此过程中,发动机向气体施加力,使之向后加速,气体也给发动机一个反作用力,推动飞机前进。
2、以例说明
喷气推进原理最早的著名例子是公元一世纪作为一种玩具生产的古希腊人希罗的发动机。这种玩具表明从喷嘴中喷出的水蒸气的能量能够把大小相等方向相反的反作用力传给喷嘴本身,从而引起发动机旋转。类似的旋转式花园喷灌器是这一原理更为实用的一个例子。这种喷灌器借助于作用于喷水嘴的反作用力旋转。现代灭火设备的高压喷头是“喷流反作用”的一个例子。由于水喷流的反作用力,一个消防员经常握不住或控制不了水管。也许,这一原理的最简单的表演是狂欢节的气球,当它放出空气或气体时,它便沿着与喷气相反的方向急速飞走。
3、它是一种内部现象
喷气反作用绝对是一种内部现象。它不象人们经常想象的那样说喷气发动机喷气发动机成是由于喷气流作用在大气上的压力所造成的。实际上,喷气推进发动机,无论火箭、冲压喷气、或者涡轮喷气,都是设计成加速空气流或者燃气流并将其高速排出的一种装置。当然,这样做有不同的方式。但是,在所有例子中,作用在发动机上的最终的反作用力即推力是与发动机排出的气流的质量以及气流的速度成比例的。
喷气式发动机的组成
喷气式发动机一共有五个主要部件,从前之后分别是:(整流锥)进气道,压缩机,燃烧室,燃气涡轮,尾喷管。
1、整流锥
整流锥主要是用来整流,对发动机前方紊乱的气体进行整流,另外当飞机飞行速度达到所在区域的音速时可以防止激波阻力。进气道导通整流后的气体进入压缩机。
2、压缩机
压缩机由静子叶片和转子叶片构成,静子叶片与转子叶片一圈一圈交错排布,叶片通过收敛扩张控制气流的速度从而达到对气体压缩的效果。
3、燃烧室
经过压缩的气体高速流入燃烧室,现在的燃烧室一般都是环式的,由多个点火嘴和两个喷油嘴组成,喷油嘴把航空煤油雾化喷出,多个点火嘴点火保证油气混合气燃烧均匀充分。
4、燃气涡轮
经过燃烧后的气体达到高温高压,冲击燃气涡轮,带动涡轮转动,由于涡轮轴与压气机轴为同轴,涡轮又带动压气机转动,所以燃气涡轮是带动发动机继续工作的一个部件,简单来说就是拥有续航能力的部件。
5、尾喷管尾
喷管一般是可收敛式,因为喷口收敛可以增加排气速度,增大推力,现在还有一种尾喷管是收敛-扩张式,这个主要用于超音速飞机,因为气体达到音速后越压缩速度越小,所以在收敛到顶的时候气体正好达到音速,此时才用扩张式尾喷管可以继续增大气流速度。
喷气式发动机优缺点
优点:构造简单、重量轻、体积小、推重比大、成本低
缺点:没有压气机,就不能在地面静止情况下启动,所以不适合作为普通飞机的动力装置
喷气式发动机燃料
喷气式发动机使用的主要是石油烃燃料,它根据沸点的不同分为三类:宽馏分型(沸点范围60℃~280℃),煤油型(沸点范围150℃~280℃),重馏分型(沸点范围190℃~315℃)。通常使用的是航空煤油。
喷气式发动机分类
1、冲压喷气发动机
冲压喷气发动机实际上是一种气动热力涵道。它没有任何主要旋转零件,只包含一个扩张形进气涵道和一个收敛形或者收敛-扩张形出口。当由外部能源强迫其向前运动时,空气被迫进入进气道。当它流过这一扩散形涵道时,其速度或动能降低,而压力能增加。尔后,靠燃油的燃烧来增加其总能量,膨胀的燃气通过出口涵道高速排入大气。冲压喷气发动机常作为导弹和靶机的动力装置,但单纯的冲压喷气发动机不适于作为普通飞机动力装置,因为在它产生推力前,要求向它施加向前的运动。
2、脉冲喷气发动机
它采用间歇燃烧原理。与冲压喷气发动机不同,它能在静止状态工作。这种发动机是由类似冲压喷气发动机的一种空气动力涵道构成。它的压力较高,结构比较坚实。进气涵道有许多进气“活门”,在弹簧拉力作用下处于打开位置,通过打开的活门空气进入燃烧室,并靠燃烧喷入燃烧室中去的燃油得到加热,由此引起的膨胀使压力升高,迫使活门关闭,然后膨胀的燃气向后喷出;排气造成降压,使活门重新开启。
3、涡轮喷气式发动机
应用于喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点,因为采用了涡轮驱动的压气机,因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气,经压缩和加热这一过程之后,得到能量和动量的空气以高达2000英尺/秒(610米/秒)或者大约1400英里/小时(2253公里/小时)的速度从推进喷管中排出。在高速喷气流喷出发动机时,同时带动压气机和涡轮继续旋转,维持“工作循环”。因而,纯涡轮喷气发动机最适合较高的飞行速度。
6. 喷气飞机发动机工作原理
活塞式航空发动机
是早期在飞机或直升机上应用的航空发动机,用于带动螺旋桨或旋翼。大型活塞式航空发动机的功率可达2500千瓦。后来为功率大、高速性能好的燃气涡轮发动机所取代。但小功率的活塞式航空发动机仍广泛地用于轻型飞机、直升机及超轻型飞机。
燃气涡轮发动机
这种发动机应用最广。包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机,都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于800千米的飞机;涡轮轴发动机主要用作直升机的动力;涡轮风扇发动机主要用于速度更高的飞机;涡轮喷气发动机主要用于超音速飞机。
冲压发动机
其特点是无压气机和燃气涡轮,进入燃烧室的空气利用高速飞行时的冲压作用增压。它构造简单、推力
大,特别适用于高速高空飞行。由于不能自行起动和低速下性能欠佳,限制了应用范围,仅用在导弹和空中发射的靶弹上。
其他
上述发动机均由大气中吸取空气作为燃料燃烧的氧化剂,故又称吸空气发动机。其他还有火箭发动机、脉冲发动机和航空电动机。火箭发动机的推进剂(氧化剂和燃烧剂)全部由自身携带,燃料消耗太大,不适于长时间工作,一般作为运载火箭的发动机,在飞机上仅用于短时间加速(如起动加速器)。脉冲发动机主要用于低速靶机和航空模型飞机。由太阳电池驱动的航空电动机仅用于轻型飞机,尚处在试验阶段。