1、1,航空维修管理,中国民航大学航空工程学院,2,第二章,民用航空器,3,主要内容,第一节 飞机机体结构 第二节 飞机系统 第三节 发动机 第四节 直升机,4,第一节 飞机机体结构,1.1飞机的作用力 飞机主要作用力为两两成对的四个力组成，升力与重力，推力与阻力。 1.重力重力是四个力中最简单的力，它的大小等于飞机的重量，用G表示，它的方向总是向下指向地心。机翼承受载荷与飞机实际重量之比称为载荷因数，飞机的结构应能承受比G更大的载荷因数。,5,1.1飞机的作用力,2 阻力 物体在空气中运动必然会遇到空气的抵抗，这种抵抗就是阻力，飞机阻力按形成的原因分为压差阻力、干扰阻力、激波阻力、摩擦阻力和诱导
2、阻力。摩擦阻力：由飞机表面上空的速度和外界空气速度不同，空气之间的粘滞摩擦而产生，很明显它和空气的密度和速度有直接关系。压差阻力：由飞机前方受到的动压和后方形成的低压的压力差造成 。诱导阻力 ：在机翼上产生的，它是由升力诱发出来的。干扰阻力 ：由飞机两个不同形状部分的结合引起气流干扰而产生的 。激波阻力：飞机在空气中飞行时，前端对空气产生扰动，这个扰动以扰动波的形式以音速传播，当飞机的速度小于音速时，扰动波的传播速度大于飞机前进速度，因此它的传播方式为四面八方；而当物体以音速或超音速运动时，扰动波的传播速度等于或小于飞机前进速度，这样，后续时间的扰动就会同已有的扰动波叠加在一起，形成较强的波，
3、空气遭到强烈的压缩、而形成了激波.,6,1.1飞机的作用力,3 升力 由机翼和空气的相对运动而产生的 。大气施加于机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。 4 推力 由发动机来提供 。,7,1.2飞机的组成与功用,起落装置,8,1.2飞机的组成与功用,大多数飞机都是由下面五个主要部分组成，即：机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。它们各有其独特的功用。 1 机翼机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行；也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转；放下襟翼能使机翼升力增大。另外，机翼上还可安装发动
4、机、起落架和油箱等。,9,1.2飞机的组成与功用,2 机身 机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。 3 尾翼 尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转，并保证飞机能平稳地飞行。,10,1.2飞机的组成与功用,4 起落装置 起落装置是用来支持飞机并使它能在地面和水平面起落和停放。陆上飞机的起落装置，大都由减震支柱和机轮等组成。它是用于起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。 5 动力装置 动力装置主要用来
5、产生拉力或推力，使飞机前进。其次还可以为飞机上的用电设备提供电源，为空调设备等用气设备提供气源。现代飞机的动力装置，应用较广泛的有四种：一是航空活塞式发动机加螺旋桨推进器；二是涡轮喷气发动机；三是涡轮螺旋桨发动机；四是涡轮风扇发动机。飞机除了上述五个主要部分之外，根据飞行操纵和执行任务的需要，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。,11,1.3 飞机基本构件的结构,1. 机翼,12,13,1. 机翼,在机翼的后缘，布置有副翼、扰流片等操纵翼面，为飞机提供横向操作性。在机翼的前、后缘还装有各种型式的襟翼、缝翼等增升装置，以改善机翼的空气动力效用、提高飞机的起落和机动性能。机翼
6、下部常安装起落架、发动机等其它部件。机翼的内部空间常用来贮存燃油、收藏起落架和放置一些小型设备附件等。 1.1 机翼的基本构造形式 机翼的构造形式很多，主要有蒙皮骨架式机翼，整体壁板机翼和夹层机翼。 1）蒙皮骨架式 蒙皮骨架式机翼又称薄壁构造机翼。它可按翼梁数目不同分为单梁式、双梁式和多梁式机翼。,14,1.1 机翼的基本构造形式,单梁式蒙皮骨架式机翼,15,1.1 机翼的基本构造形式,2）整体壁板式整体壁板式： 机翼蒙皮与纵向骨架、横向骨架合并而成上下两块整体壁板，然后再铆接装配而成的机翼称为整体壁板机翼。这种机翼的特点是：蒙皮材料离翼剖面中心最远，受力效果好，强度、刚度较大，构造简单，质量
7、轻；蒙皮厚，局部刚度大，铆缝少，表面光滑，气动外形好；零件少，装配协调容易，提高了生产效率。整体壁板结构除了用金属材料制造以外，用复合材料制造也有很大的发展前景。,16,1.1 机翼的基本构造形式,1整体壁板；2襟翼；3副翼,17,1.1 机翼的基本构造形式,3）夹层机翼,夹层机翼 这种机翼的特点是采用了夹层壁板作蒙皮。夹层壁板依靠内外层面板承受载荷，很轻的夹芯则对它们起支持作用。,夹芯蒙皮1塑料芯；2面板；3蜂窝芯,18,1.1 机翼的基本构造形式,蜂窝夹层机翼的构造图 ：,蜂窝夹层机翼图1蜂窝夹芯蒙皮；2纵墙；3副翼；4翼肋,19,1.1 机翼的基本构造形式,采用泡沫塑料为填料的实心夹层机
8、翼 ：,实心夹层机翼1填料；2蒙皮；3纵墙,1. 机翼-增升装置,目前飞机上采用的增升装置根据其增升原理可以归纳为以下四种： 前缘缝翼：采用前缘缝翼可以增加翼型的弯度，达到增大升力系数的目的。 襟翼：给机翼加装襟翼可以增加机翼的面积。 附面层控制：空气流过飞机机身时会产生类似乱流的低能量紊流层，这股乱流一旦进入了发动机，就会影响发动机工作效率，为了解决这问题，飞机都会在进气口和机身连接的位置设计一个缝隙隔板或冲击锥来避免这事情此种增升装置可以控制机翼上的附面层，推迟气流的不利分离，可以增大机翼的升力系数。 喷气襟翼：此种增升装置可以在机翼上引入发动机的喷气流，改变空气在机翼上的流动状态，从而达
9、到增加升力的目的。,20,21,22,2. 机身,机身是用来装载人员、货物、设备、燃油等的，并用于固定机翼、尾翼、起落架等部件，使之连成一个整体。机身横截面以圆形为最好。但为了满足其他要求（如安装发动机、保证良好视界、隐身等），往往不得不采用椭圆、卵形以及其他各种各样的形状。一架飞机的机身可分为若干段，每段的横截面形状有可能不相同。与机翼的构造形式类似，机身的构造形式也可以分为蒙皮骨架式、整体壁板式和夹层式三种。,23,2. 机身,蒙皮骨架式机身根据蒙皮参加承受弯矩的程度不同分为桁梁式、桁条式（也称半硬壳式）及硬壳式三种。,（a）桁梁式；（b）桁条式；（c）硬壳式 1桁梁；2桁条；3普通隔框；
10、4蒙皮；5加强隔框,24,2. 机身,整体壁板机身它与整体壁板机翼类似，将桁条、蒙皮、隔框做成一个整体。这种结构的骨架粗细和壁板厚薄可根据各处的实际载荷确定，能充分发挥结构的承载能力。它有与整体壁板机翼类似的特点。,焊接起来的整体壁板机身,25,2. 机身,夹层机身它与夹层机翼类似，用夹芯代替桁条与蒙皮一起承受全部外载荷。其夹芯可以是蜂窝结构，也可以是泡沫塑料。它与夹层机翼结构有着相同的特点。机身一般分几个舱段，每个舱段根据构造和受力的需要，可以选择不同的构造形式。,夹芯蒙皮的硬壳式机身,26,3.起落装置,飞机的起落装置通常包括起落架和改善起落性能的装置两大部分。 (1)起落架的配置形式,2
11、7,3.起落装置,后三点式：两个支点（主轮）对称地安置在飞机重心前面，第三个支点（尾轮）位于飞机尾部。 前三点式：两个支点（主轮）对称地安置在飞机重心后面，第三个支点（前轮）位于机身前部。 自行车式：两个主轮分别安置在机身下飞机重心前后，另有两个辅助轮对称地装在机翼下面。,28,3.起落装置,(2)起落架的构造起落架一般由减震器、支柱、机轮、刹车装置和收放作动筒等组成。典型起落架的构造图：,1减震支柱；2机轮；3撑杆；4收放作动筒,29,3.起落装置,(2)起落架的构造现代某些重型高速飞机多采用多轮小车式起落架。,1主减震器；2收放作动筒；3斜撑杆；4机轮和刹车；5扭力臂；6支柱；7轮架；8可
12、伸缩斜撑杆；9收放连杆；10上横梁；11辅助减震器；12刹车杆,30,B7 7 7飞机起落架图,31,第二节 飞机系统,飞机系统主要包括液压系统、燃油系统、油箱及通气系统、空调系 统、飞行操纵系统等。2.1液压系统 飞机液压系统通常用来收放起落架、襟翼、减速板和操作机轮刹车以及操纵舵面的偏转。液压传动是一种以液体为工作介质，利用液体静压能来完成传动功能的一种传动方式，也称容积式传动。液压系统主要由一些液压元件组成，一般包括四种元件： 动力元件 执行元件 控制调节元件 辅助元件,32,2.1 液压系统,液压系统,33,2.2 燃油系统,燃油系统是为存储和输送动力装置所需燃料而设置的。 燃油系统主
13、要有如下功用： 储存燃油； 在规定的飞行条件下安全可靠地把燃油输送到发动机及APU； 调整重心位置，保持飞机平衡和机翼结构受力； 冷却其它附件，作为冷却源；,34,2.2 燃油系统,燃油系统是为存储和输送动力装置所需燃料而设置的。 一架飞机完整的燃油系统包括两大部分：飞机燃油系统与发动机燃油系统。 一般将由发动机直接驱动的燃油泵之前的燃油系统划归飞机燃油系统。 飞机燃油系统主要由下列几个子系统组成：油箱通气系统、加油/抽油系统、应急放油系统、供油（输油）系统和测量及指示系统。 油箱及通气系统 （1）油箱类型,35,2.2 燃油系统,（1）油箱类型 飞机油箱的作用是存储飞行所需的燃油，飞机油箱有
14、三种类型， 即：软油箱、硬油箱和结构油箱。1）软油箱软油箱是用耐油橡皮、胶层和专用布等胶合而成，一般应用在老式飞机和某些上单翼飞机的中央油箱上。目前软油箱在大型民航运输机上很少采用。2）硬油箱由防腐能力较强的铝锰合金制成箱体，箱内有防止油液波动的带孔隔板，隔板可以提高油箱强度和刚度。目前硬油箱通常作为大型飞机的中央辅助油箱（ACT）。,36,2.2 燃油系统,3）结构油箱民航飞机的油箱大多采用结构油箱，即油箱本身是飞机结构的一部分，利用机身、机翼或尾翼的结构元件直接构成的油箱。结构油箱又被称为整体油箱。整体型油箱是飞机结构的一部分，因此在接缝、结构紧固件和接近口盖等处已妥善密封。结构油箱的特点
15、是可充分利用机体内的容积，增大储油量，并减少飞机的重量。,37,2.2 燃油系统,（2）油箱布局,38,2.2 燃油系统,（3）油箱通气系统 当油箱内的供油泵向发动机供油时，油箱油面会随之下降，若油箱密闭，油箱内就会形成负压，这种负压不仅会导致供油泵吸油困难，造成供油中断，还会造成油箱因外部气压大于油箱内气压而受到挤压，最终导致结构损坏。通过油箱通气系统为油箱内通气，可以防止以上故障的出现。,39,2.2 燃油系统,（2）油箱通气系统,40,2.2 燃油系统,（4）加油/抽油系统 现代飞机的加油方法有三种：重力加油、压力加油和空中加油。,41,42,2.3. 飞行操纵系统,飞机飞行操纵系统是飞
16、机主要系统之一，它工作性能的好坏，直接影响着飞机的飞行性能；对于民航飞机来说，它在很大程度上影响飞机的安全性和乘坐品质。飞机飞行操纵系统是飞机上所有用来传递操纵指令，驱动舵面运动的所有部件和装置的总合，用于飞机飞行姿态、气动外形、乘坐品质的控制。飞行操纵系统由三个部分组成：主操纵系统、辅助操纵系统和警告系统。,43,2.3 飞行操纵系统,44,45,46,2.4 空调系统,飞机座舱空调系统的主要作用是：控制通往座舱空气的流量、调节温度、排除空气中过多的水分，最后将空调空气分配到座舱的各个出气口。座舱空调系统主要由冷却系统、冲压空气系统、温度控制系统、再循环系统和分配系统等几个子系统组成。1)
17、空气循环冷却系统: 高温引气冷却2)冲压空气系统 ：外部空气引入内部作为冷却介质3)温度控制系统：控制驾驶舱和客舱的温度 4)再循环系统 ： 座舱空气再循环利用5)座舱分配系统：输送空调空气到各舱区,47,2.5 飞机电子仪表装置,飞机的电子仪表装置是飞机感知外部情况和控制飞行状态的核心，对于保障飞行安全、改善飞行性能起着关键作用。飞机电子仪表装置按系统可分为：通信系统、导航系统、飞行控制仪表系统。1) 通信系统 这个系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段和地面的航行管制人员、维修人员保持双向的语音和信号联系，这个系统也提供了飞机内部人员直接和旅客联络服务。它分为：甚高频通信系统、高频通信系统、
18、选择呼叫系统和音频系统。,48,1) 通信系统,甚高频通信系统。主要用于飞机在起飞、降落时或通过控制空域时机组人员和地面人员的双向语音通信。起飞和降落时期是驾驶员最繁忙的时期，也是飞行中最容易发生事故的时期，因此必须保持甚高频通信的高度可靠，民航飞机上一般都装有一套以上的备用系统。 高频通信系统 是远距离通信系统，使用和短波广播的频率范围相同的电 磁波。,49,1) 通信系统,c.选择呼叫系统当地面呼叫一架飞机时，飞机上的选择呼叫系统以灯光和音响通知机组，从而进行联络，避免了驾驶员长时间等候呼机或是由于疏漏而不能接通联系。d.音频综合系统它分为飞行内话系统、勤务内话系统、客舱广播及娱乐系统、呼
19、唤系统。,50,2.5 飞机电子仪表装置,2)导航系统 导航是指飞机按照预定的航线，准确到达预定位置，完成飞行任务的方法。导航系统广义上包括所有为飞机确定位置和方向的设备，狭义上只包括航路上使用的设备。在民航飞机上广义导航设备包括：罗盘系统、甚高频全向信标系统、仪表着陆系统、无线电着陆系统、无线电高度表、测距仪、气象雷达及惯性基准系统。,51,2)导航系统,a.飞机的罗盘系统罗盘是用来为飞机定向的仪表。 b. 测距机测距机是利用飞机和地面测距台之间的无线电波往返所用去的时间来测定飞机和测距台之间的距离 。,52,2)导航系统,b. 测距机,53,2)导航系统,c.无线电高度表 无线电高度表是用
20、无线电波的反射回波测量飞机与大地表面之间的实际高度，民航飞机使用的是测高范围在02500英尺或05000英尺的低高度表。在起飞和进近着陆期间使用。,54,2)导航系统,d.甚高频全向信标系统（VOR）这种系统也是一种测向系统，它由机载的全向信标接收机和地面的全向信标台组成。 作用： 保障飞机的进出港。 可以实现直线位置线定位 保证飞机沿航路飞行 保障飞机安全着陆 。,55,2)导航系统,e.仪表着陆系统（ILS） 它的作用是引导飞机沿着正确的航道下滑、着陆。,56,2)导航系统,f.气象雷达 它的作用是引导飞机沿着正确的航道下滑、着陆。g.惯性基准系统 惯性基准系统由加速度计和陀螺再配以快速的
21、计算机处理系统组成。它主要由3个加速计和3个陀螺仪构成。加速计用于测量飞机的3个平移运动加速度，指示当地地垂线的方向；陀螺仪用于测量飞机的3个转动运动的角位移，指示地球自转轴的方向。计算机对测出的加速度进行两次积分，计算出飞机的位置。,57,2)导航系统,h.卫星导航系统利用导航卫星系统，确定飞机的位置。i.应答机应答机是机载设备和地面航空管制雷达配合使用的设备。二次雷达向飞机发出询问信号，机上的应答机就被触发，应答机根据地面询问的模式自动产生应答脉冲信号，向地面雷达报告飞机的代码和飞行高度。,58,2.5 飞机电子仪表装置,3)飞行控制仪表系统 飞机的控制仪表设备提供飞机的各种信息和数据，使
22、驾驶员及时了解飞行情况，对飞机进行控制，从而完成飞行任务。随着计算机及设显示技术的进步，飞机上的仪表、控制、导航系统由机上的计算机统一管理，各种数据综合显示在为数不多的电子显示仪器上。,59,60,2.6电气系统,飞机的电气系统是指飞机的供电和用电设备系统。 电气系统包括电源、配电和用电3个部分。 1)电源系统电源系统分为直流电源系统和交流电源系统，在用电量不大的情况下低压直流供电系统简单方便，因而早期的飞机及现在的一些小型飞机上仍在使用。但随着飞机用电量的增大，用电种类的增加，直流系统重量大，换向调压困难，现代飞机大多采用交流电源系统。,61,2.6电气系统,2)配电线路系统这个系统包括导线
23、组成的电网，各种配电器具和接头以及检查仪表。现代飞机上的输电线路由单线制取代了过去的双线制，即用电设备只有一根导线，而回路则用金属机体作为地线，这样节省了大量的导线。,62,2.6电气系统,3)用电设备机上的用电设备主要有电动机、电子仪表设备、照明、加热几类。a.电动机飞机上大量使用各类不同的电动机，用于启动发动机，操纵舵面、襟翼、起落架和通风。直流电动机和交流电动机都在使用。,63,3) 用电设备,b. 仪表电源早期飞机的仪表是电动式的，用电要求不高，一般由直流电源直接供电，现代的飞机仪表装备了大量使用固态原件的电子器件，对电压波动十分敏感，如果电压变化过大，这些电子仪器都会损害。因此向电子
24、仪表供电使用单独的电源总线，并对电压波动有严格的要求。,64,3) 用电设备,c. 照明系统为了飞机的安全飞行和保证机组和旅客的照明需要，使飞机装有多种照明灯光。在机上有交流电源时使用交流，在小型飞机上只有直流电源的情况下才使用直流。 外部照明：航行灯、滑行灯、防撞灯和机翼检查灯。 飞机内部照明：飞机内部照明用两类灯光：一类是白炽灯，一类是荧光灯。,65,3) 用电设备,d.电加热设备机上的电加热设备主要用于防冰和加温，电热防冰用电阻丝加热。在大型飞机上很多地方可以利用发动机的引气来加热，从而缩小了电加热的范围，但是在空速管、风挡玻璃上只能用电热防冰，在食品加热和冲水盥洗室防冰也使用电加热。风
25、挡玻璃都采用多层结构，一般使用三层玻璃中间夹两层维尼龙，最外层玻璃的内侧涂一层导电层，电流通过这一层来加热玻璃，并装有电子控制系统防止玻璃过热。,66,第三节 发动机,飞机的动力装置是飞机的核心部分，可以说发动机是飞机的心脏。动力装置是指为飞机飞行提供动力的整个系统，发动机是其最主要的组成部分。 航空发动机分为活塞式发动机和喷气式发动机两大类。航空用的活塞式发动机主要是四冲程汽油内燃机，它首先用于汽车上。莱特兄弟就是选用它作为飞机的动力，此后的40多年中，活塞式发动机配加螺旋桨成为飞机的惟一的动力装置。直到20世纪30年代末出现了喷气发动机，飞机的动力装置才有了第二种不同的形式。在飞机上使用的
26、发动机分为：活塞式发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇式发动机、涡轮轴式发动机、喷气式发动机、脉动式喷气发动机、冲压式喷气发动机和火箭发动机。民航主要应用两大类发动机：活塞式、涡轮喷气式。,67,68,活塞式发动机的基本原理航空活塞式发动机都是四冲程的，它的基本构件是气缸、活塞、曲轴和连杆。 汽油在汽缸中燃烧，形成高温气体，气体膨胀做功，推动活塞在汽缸中向下运动，活塞带动连杆，连杆连在曲轴上，使曲轴转动，曲轴继续转动，使活塞又向上移动，然后，再开始点火，使活塞式再向下运动，这样往复不断，就把汽油燃烧的热能转化为曲轴转动的机械能。为实现这一过程，发动机的动作由四个过程构成一次循环，
27、我们称每个过程为一个冲程，主要包括进气冲程、压缩冲程、工作冲程和排气冲程。,3.1活塞式发动机,69,活塞式发动机的结构和系统,1气缸；2-活塞；3-进气门；4-进气阀；5-排气门；6-排气阀；7-连杆；8-曲轴,3.1活塞式发动机,70,活塞式发动机的结构和系统活塞发动机一般都用汽油作为燃料，它的每一循环包括四个行程(即活塞在气缸中上下运动各两次)，即进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。进气行程，活塞从上死点运动到下死点，进气活门开放而排气活门关闭，雾化了的汽油和空气的混合气体被下行的活塞吸入气缸内。压缩行程，活塞从下死点运动到上死点，进气活门和排气活门都关闭，混合气体在气缸内被压缩在上
28、死点附近，由装在气缸头部的火花塞点火。膨胀行程，混合气体点燃后，具有高温高压的燃气开始膨胀，推动活塞从上死点向下死点运动。在此行程，燃烧气体所蕴含的内能转变为活塞运动的机械能，并由连杆传给曲轴，成为带动螺旋桨转动的动力。所以膨胀行程也叫做功行程。,3.1活塞式发动机,71,活塞式发动机的结构和系统在排气行程，活塞从下死点运动到上死点，排气活门开放，燃烧后的废气被活塞排出缸外。当活塞到达上死点后，排气活门关闭，此时就完成了四个行程的循环。,3.1活塞式发动机,72,活塞式发动机的结构和系统发动机工作要有燃料系统，它由油箱、导管和进气系统组成。 进气系统：汽化器式和直接喷射式两种 。(1)进气系统
29、进气系统内常装有增压器来增大进气压力，以此改善高空性能。(2)燃料系统燃料系统由燃料泵、气化器或燃料喷射装置等组成。燃料泵将汽油压入气化器，汽油在此雾化并与空气混合进入气缸。(3)点火系统点火系统由磁电机产生的高压电在规定的时间产生电火花，将气缸内的混合气体点燃。(4)冷却系统发动机内燃料燃烧时产生的热量除转化为动能和排出的废气所带走的部分内能外，还有很大一部分传给了气缸壁和其他有关机件。冷却系统的作用就是将这些热量散发出去，以保证发动机的正常工作。,3.1活塞式发动机,73,活塞式发动机的结构和系统(5)启动系统将发动机发动起来，需要借助外来动力，通常用电动机带动曲轴转动使发动机启动。(6)
30、定时系统定时系统是由曲轴带动凸轮盘推动连杆和摇臂，定时将进气活门和排气活门开启和关闭的系统。,3.1活塞式发动机,74,活塞式发动机的结构和系统两种典型的冷却方式,3.1活塞式发动机,75,活塞式发动机的螺旋桨活塞式发动机不能单独驱动飞机，它必须驱动螺旋桨才能使飞机运动，因而活塞发动机和螺旋桨在一起才构成了飞机的推进系统。螺旋桨是在流体中产生拉力的机构，它用于液体中也用于气体中，严格地讲飞机上的螺旋桨应该称为空气螺旋桨。,3.1活塞式发动机,76,活塞式发动机的螺旋浆螺旋桨的桨叶数从2个起可多达6个，桨叶数越多，功率越大，一般在通用航空使用的小型飞机上多用两叶螺旋桨，而在大中型旅客机上使用四叶
31、或六叶的螺旋桨。在200700公里/小时的范围内，螺旋桨推进的效率很高，产生推力的效果也较喷气推进的飞机大，因而在支线运输飞机上，涡轮螺旋桨飞机得到了广泛应用。,3.1活塞式发动机,77,中国第一台活塞发动机1954年,78,喷气发动机和活塞式发动机一样通过燃油在发动机内部的燃烧使燃料的化学能转变为机械能。同时喷气发动机也和螺旋桨一样利用反作用力把气体排向后方产生推力。因而喷气发动机既转换能量又产生推力，它本身就是一个推进系统。1 原理 1) 推力的产生 喷气发动机产生的推力则由发动机内的气体燃烧膨胀向后排出所产生的反作用力，使整个飞机受到向前的推力。2)能量的转化 由燃油燃烧的热能转化为机械
32、能的。,3.2涡轮喷气式发动机,79,80,它由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等几个部分组成。,2涡轮喷气式发动机的构造,81,82,83,1）进气道：进气道的功用是：在各种状态下，将足够量的空气，以最小的流动损失，顺利地引入压气机；当飞行速度大于压气机进口处的气流速度时，可以通过冲压压缩空气，提高空气的压力。进气道分为超音速和亚音速两大类。,2涡轮喷气式发动机的构造,84,a）亚音速进气道：亚音速进气道由壳体和前整流锥组成。,2涡轮喷气式发动机的构造,85,b）防冰系统：防冰系统必须能有效地防止冰的生成，且工作可靠，易于维护，不会过分增加重量，在工作中不会引起发动机严重的性能损失。涡喷
33、发动机，需要防冰的部位有：进气整流罩，前整流锥和压气机的进气导向器。防冰方法的有两种。涡轮喷气发动机一般采用热空气防冰，涡轮螺桨发动机采用电加温或热空气与电加温混合型。,2涡轮喷气式发动机的构造,86,87,2）压气机 ：涡轮喷气发动机由于压气机的形式不同分为轴流式和离心式两种。 压气机的作用：通过带有叶片的压气页轮的旋转，使空气的压力增高，密度增大，提高燃烧的效率，同时增加喷气速度，增加推力。,2涡轮喷气式发动机的构造,2涡轮喷气式发动机的构造,离心式压气机,88,89,轴流式压气机由静子和转子组成：,2涡轮喷气式发动机的构造,90,2）压气机 ：静子的组成：转子的组成：,2涡轮喷气式发动机
34、的构造,91,2）压气机 ：工作叶轮和整流器两个相邻叶片间的通道都是扩张形的。当空气流过工作叶轮时，高速旋转的叶片对空气作功，使气流的绝对速度增大，同时由于叶片间的通道是扩张形的，则使气流的相对速度降低，相对运动动能转变为压力位能，使气流的压力上升；当气流流过整流器叶栅通道后，由于整流环叶片间的通道也是扩张形的，使气流的绝对速度降低，绝对运动动能转变为压力位能，使气流压力进一步提高。,2涡轮喷气式发动机的构造,92,3）燃烧室 ：燃烧室是燃气涡轮发动机的重要部件，位于压气机和涡轮之间，其功用是组织高压空气与燃油混合燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气。 燃气涡轮发动机燃烧室有三种基本形
35、式: 管型、环型、管环型。,2涡轮喷气式发动机的构造,93,燃烧室的组成：,2涡轮喷气式发动机的构造,94,常用的环形燃烧室的组成：,2涡轮喷气式发动机的构造,95,4）涡轮 ： 涡轮是燃气涡轮发动机的重要部件之一，安装在燃烧室的后面，是在高温燃气作用下旋转作功的部件。涡轮的类型：涡轮可分为轴流式和径流式两类。航空多采用轴流式涡轮。轴流式涡轮可分为冲击式、反力式和冲击反力式三种类型。目前大多数发动机都采用冲击反力式涡轮。,2涡轮喷气式发动机的构造,冲击式,反力式,96,4）涡轮 ：燃气涡轮发动机中采用的轴流式涡轮是冲击反力式涡轮，由静子和转子组成。,2涡轮喷气式发动机的构造,97,4）涡轮的榫
36、头 ：,2涡轮喷气式发动机的构造,98,5）尾喷管：喷管安装在涡轮的后面，也是燃气涡轮发动机的一个重要部件。喷管分为：亚音速喷管和超音速喷管等几种类型。,2涡轮喷气式发动机的构造,99,5）尾喷管：反推力装置分为两类：折流板式反推力装置和格栅式反推力装置。,2涡轮喷气式发动机的构造,100,原理：用涡轮输出轴功率来带动螺旋桨 。,3. 3 涡轮螺旋桨发动机,101,涡轮螺旋桨发动机产生的动力以螺旋桨的拉力为主，约占全部前进动力的90%，喷气产生的推力只占10%，因此它本质上是螺旋桨推进的飞机。许多小型飞机也在采用这种发动机。,3. 3 涡轮螺旋桨发动机,102,涡轮风扇发动机是在涡轮喷气发动机
37、的压气机前面又加了风扇，风扇由大的叶片组成，直径比压气机大，并由涡轮带动。,3. 4涡轮风扇发动机,103,104,涡轮风扇发动机有大量的外涵低速气流，当内涵的高速气流和外涵气流混合排出时，噪声便大为下降。这是涡轮风扇发动机在民航飞机上取代涡轮喷气发动机的又一重要原因，已经成为目前大型民航运输飞机唯一的动力装置。,3. 4涡轮风扇发动机,105,涡轮风扇发动机是在涡轮喷气发动机的压气机前面又加了风扇，风扇由大的叶片组成，直径比压气机大，并由涡轮带动。空气经过风扇后分成两部分，一部分在核心机外面流过，这个气流通道我们称之为外涵道或外涵。这部分气流受到风扇的推动向后流动，产生推力。 另一部分通过核
38、心机，其过程与涡轮喷气发动机完全相同，这条通路我们称为内涵道或内涵。内涵流动的气流燃烧后推动涡轮，然后从尾喷管排出产生推力，不难看出内涵的推力产生和涡轮喷气发动机完全相同，而外涵的推力产生和螺旋桨相似，只不过风扇的叶片大大缩短，并且它被放入一个有限直径的涵道中，从而避免了螺旋桨叶尖在高速时产生激波的情况，使飞机速度得以提高。,3. 4涡轮风扇发动机,106,3. 4涡轮风扇发动机,发动机外涵道与内涵道流量之比称为涵道比，涵道比大表明流过外涵的流量大，表明发动机由喷气排出产生推力占的比例小，发动机的经济性高。但涵道比不能太大，太大则叶片太长，一来增大阻力，另外也会增加制造困难，目前大型涡轮风扇发
39、动机的涵道比在58之间,107,3. 4涡轮风扇发动机,涡轮风扇发动机的优点： 推力大：涡轮风扇发动机由于空气流量大，因而推力大，最大的推力目前已经达到334千牛，空气流量达1.7吨/秒 噪声低：由于涡轮风扇发动机有大量的外涵低速气流，当内涵的高速气流和外涵气流混合排出时，噪声便大为下降。,108,109,在直升机和其他工业应用上需要一种只输出轴功率而不需要喷气动力的涡轮发动机。,3.5涡轮轴发动机,110,涡轮轴发动机在直升机上获得了广泛的应用。和活塞式发动机相比，它的结构重量轻，功率大，最大可以达到10000千瓦，同时耗油也在逐步下降，它燃烧的是低价的航空煤油，因而经济性能也和活塞式发动机
40、不相上下。缺点是制造较困难，技术复杂，减速装置要比活塞式大，减速齿轮箱的重量较大，初始成本较高。随着技术的改进，这些缺点也在克服之中。目前在直升机动力中涡轮轴发动机已经占了大部分，成为直升机的主要动力形式。,3.5涡轮轴发动机,111,112,直升机按构造可分为单旋翼带尾桨式和双旋翼式两大类。,第四节 直升机,113,单旋翼直升机,西科斯基S-92 欧直EC-135（带尾桨） 麦道MD520N（无尾桨）,114,双旋翼直升机,波音CH-47D （纵列式） 米里Mi-12 （横列式） 卡莫夫Ka-27 （共轴式）,115,以单旋翼直升机为例，直升机的构造分为机身、动力装置、旋翼、起落装置、传动装
41、置和操纵系统、尾梁和尾桨6个部分。 （1） 机身：机身包括驾驶舱和机舱。（2） 旋翼：是直升机最关键的部位，它既产生升力，又是使直升机水平运动的拉力的来源，旋翼旋转的平面是升力面又是操纵面，旋翼有桨叶、桨毂和连接桨叶、桨毂的机构组成。（3）动力装置：直升机的动力装置要提供旋转扭矩使旋翼和尾桨旋转，早期直升机和现在小型直升机使用活塞式发动机。,第四节 直升机,116,（4）传动和操纵系统：直升机要通过改变旋翼的桨距和倾斜旋翼 平面的方向来改变飞行方向。 （5）尾梁和尾桨：单旋翼直升机要由尾桨产生一个力矩来平衡由旋翼旋转产生的使机身旋转反作用力矩。 （6）着陆装置：直升机的着陆装置多数采用三轮或四轮起落架，用于着陆缓冲和地面滑跑。,第四节 直升机,117,118,119,120,
