一、航空發(fā)動機是什么

航空發(fā)動機（Aero-engine）是用來產(chǎn)生推力使飛機前進的發(fā)動機設備。先進的飛行器需要強大的心臟，航空發(fā)動機正是飛行器的動力來源。航空發(fā)動機是非常復雜的高端機械，工作條件具有“高溫，高壓，高速”的特點：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)境和機動飛行給發(fā)動機帶來的各種影響。

航空發(fā)動機需要在質(zhì)量和體積受嚴格限制的前提下產(chǎn)生強大的推力，長時間可靠的工作，其性能還要能靈活精確地調(diào)節(jié)控制，對設計制造工藝提出極高要求。航空發(fā)動機集中了機械制造行業(yè)幾乎所有的高精尖技術，因此，航空發(fā)動機被譽為是”現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠“。航空發(fā)動機直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是一個國家科技、工業(yè)和國防實力的重要體現(xiàn)。

二、航空發(fā)動機種類及原理

1、活塞發(fā)動機

對航空發(fā)動機而言，最先使用的就是活塞式發(fā)動機，其工作原理是指活塞承載燃氣壓力，在氣缸中進行反復運動，并依據(jù)連桿將這種運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)活動?；钊桨l(fā)動機主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機構(gòu)、螺旋槳減速器、機匣等組成。

在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，由于渦輪噴氣發(fā)動機的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時代，活塞式發(fā)動機逐步退出主要航空領域，但功率小于370kW的水平對缸活塞式發(fā)動機仍廣泛應用在輕型低速飛機和直升機上，如行政機、農(nóng)林機、勘探機、體育運動機、私人飛機和各種無人機，旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機在無人機上嶄露頭角，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供下一代小型通用飛機使用。

2、渦噴/渦扇發(fā)動機

（1）渦輪噴氣發(fā)動機

現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機的結(jié)構(gòu)由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成，戰(zhàn)斗機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發(fā)動機仍屬于熱機的一種，就必須遵循熱機的做功原則：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)動機和活塞式發(fā)動機是相同的，都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段，不同的是，在活塞式發(fā)動機中這4個階段是分時依次進行的，但在噴氣發(fā)動機中則是連續(xù)進行的，氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動機的各個部分，就對應著活塞式發(fā)動機的四個工作位置。

（2）渦輪風扇發(fā)動機

這種發(fā)動機在渦輪噴氣發(fā)動機的的基礎上增加了幾級渦輪，并由這些渦輪帶動一排或幾排風扇，風扇后的氣流分為兩部分，一部分進入壓氣機（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）。由于渦輪風扇發(fā)動機一部分的燃氣能量被用來帶動前端的風扇，因此降低了排氣速度，提高了推進效率，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)和增大風扇直徑，使更多的燃氣能量經(jīng)風扇傳遞到外涵道，就不會增加排氣速度。這樣，對于渦輪風扇發(fā)動機來講，熱效率和推進效率不再矛盾，只要結(jié)構(gòu)和材料允許，提高渦輪前溫度總是有利的。航空用渦輪風扇發(fā)動機主要分兩類，即不加力式渦輪風扇發(fā)動機和加力式渦輪風扇發(fā)動機。前者主要用于高亞音速運輸機，后者主要用于殲擊機，由于用途不同，這兩類發(fā)動機的結(jié)構(gòu)參數(shù)也大不相同。

3、渦槳/渦軸發(fā)動機

渦輪螺旋槳發(fā)動機，簡稱渦槳發(fā)動機，由螺旋槳和燃氣發(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動。由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠比渦輪低，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減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動螺旋槳。這種減速器的負荷重，結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高，它的重量一般相當于壓氣機和渦輪的總重，作為發(fā)動機整體的一個部件，減速器在設計、制造和試驗中占有相當重要的地位。渦輪螺旋槳發(fā)動機的螺旋槳后的空氣流就相當于渦輪風扇發(fā)動機的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動機大很多，氣流量也遠大于內(nèi)涵道，因此這種發(fā)動機實際上相當于一臺超大涵道比的渦輪風扇發(fā)動機。由于涵道比大，渦輪螺旋槳發(fā)動機在低速下效率要高于渦輪風扇發(fā)動機，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。在中低速飛機或?qū)Φ退傩阅苡袊栏褚蟮难策?、反潛或滅火等類型飛機中的到廣泛應用。