飞机动力装置

飞机动力装置飞机动力装置 标帜着飞机发展的主要指标是速度和高度。在 1945 年以前 的飞机， 就是速度最快的歼击机，飞行速度也很少有超过 700 公 里/小时的， 飞行高度也没有能超过一万公尺的。 但是今天的旅客 机， 像苏联的 ТУ－104 客机飞行速度每小时就有一千公里， 而且 飞行在一万公尺高空的时候， 旅客就像在家中的客厅内一样舒适。 目前高速的飞机不但超过了音速，而且远远超过音速几倍。 飞机的速度为甚么有这样大的进展呢？我们都知道 1945 年 以前的飞机上都装的是带有螺旋桨的活塞式发动机， 而今天的快 速飞机上大都装的是涡轮喷气式发动机。 发动机在飞机上的地位很重要， 由于发动机性能直接影响着 飞机的飞行性能，所以有人说发动机是飞机的“心脏”。 但是发动机怎样和飞机联接呢？发动机工作需要的燃料由 那儿供给呢？发动机燃烧时需要的空气由那儿来呢？燃烧过的 废气由那儿排走呢？发动机怎样润滑和冷却呢？发动机怎样操 纵改变功率和推力的大小呢？这些都是由飞机的动力装置来完 成的。 飞机动力装置的质量， 不仅决定了飞机发动机在各种飞行状 况下的性能，而且对它的工作可靠性也有着很大的影响。如果说 发动机是飞机的“心脏”。那么动力装置就是“心脏”的血管和神经 1 1 / 7 7 系统，它们保证着“心脏”正常和有秩序的工作。由此可以看出研 究这门科学的重要性，以及它本身发展的高度技术要求。 作为单独一门科学，飞机动力装置仅包括下列范围：发动机 架， 散热系统， 燃料及滑油系统， 进气排气系统， 动力操纵系统； 而发动机和螺旋桨组本身不包括于内。 它的总功用是保证发动机 有效而可靠地工作。 下面让我们分别介绍一下动力装置各部分的 功用。 发动机固定装置 为了把发动机固定到飞机上，往往采用发动机架，有时也采 用其它型式的联接接头。发动机架必须坚固，能够承受发动机传 来的载荷，如螺旋桨拉力(或喷气发动机的推力)、扭矩，由于作 特技飞行时产生的惯性力。发动机架的种类很多，按发动机型式 分有两种：活塞式发动机架，喷气式发动机架。 活塞式星型发动机架(见图 1)大都由一个圆形架圈和八根撑 杆组成。 架圈上带有橡皮减震器的接头， 与发动机的机匣相联接。 撑杆有四个联接点与飞机相互固定。 发动机架材料都用高强度的 合金钢管(铬锰矽钢)焊接而成。这种活塞式发动机架上都采用橡 皮减震器， 主要为了防止发动机工作时产生的震动传到飞机上去。 图 1 活塞式星型发动机架 1—带减震器的上接头；2—带减震器的下接头；3—连接发 动机到发动机架的衬套； 4 一间隔圆盘； 5—贴有硫化橡皮垫圈的 2 2 / 7 7 垫圈；6 一间隔衬套；7—衬套；8—旋紧螺帽；9—叉形螺栓； 10—连接发动机的螺栓；11—间隔衬套；12—橡皮衬套。 喷气式发动机架：喷气式发动机固定方法与活塞式不同，这 是由于喷气式发动机构造特点造成的。喷气式发动机长度较长， 受热而膨胀的变形较大。发动机固定方式，应严格的避免发动机 架因发动机受热变形而使飞机结构承受载荷。 由于喷气式发动机 平衡较好，振动较小，因此发动机架上可不采用减震器。 发动机的散热系统 活塞式发动机中燃料燃烧后的热量， 只有很小的一部分变为 有用能量(约 25%)，其余大部分随排出的废气而损失(约 40%，叫 排气损失)，一部分因零件磨擦而消耗(约 5%，机械损耗)，一部分 由气缸散失(约 30%，气缸散热)。如果气缸散失和机械摩擦热量 不能由特别设备散走，那么发动机将会达到高温而毁坏。所以任 何飞机上都有散热系统， 以保持发动机上各机件材料都在一定的 容许温度范围内工作。 现代常用的活塞式发动机大都是气冷式的星型发动机， 这种 发动机采用空气散热。为了减少飞机的阻力，控制发动机散热所 需的空气流量， 采用了发动机罩(见图 2)， 折流片和鱼鳞板等。 发 动机罩可以使流过发动机附近的气流改善， 因而可以使发动机阻 力减小。鱼鳞板的作用是用来调节冷却发动机的空气流量，当飞 机爬升需要大量空气冷却发动机时，可以打开出气口处鱼鳞板， 3 3 / 7 7 使空气流量增大。双排式多排星型发动机，由于前排气缸遮蔽使 后排气缸不容易得到较好的冷却效果。 因此在发动机上气缸周围 装有折流片，以便使空气可以由前排有次序的导向后排，使前后 排气缸都能充分冷却。 图 2 气冷式发动机的发动机罩和鱼鳞板工作情况(a)及折流 片的工作情况(6) 涡轮喷气式发动机的散热方式都是用空气冷却的。 散热的空 气由机身或发动短舱上特设的进气口进入散热通道， 经发动机周 围然后排出。发动机排气管的温度很高，如果散热的空气中带有 燃料蒸汽，便很容易引起火灾，所以有的散热通道用隔板分开。 滑油系统 为了使发动机机件在运动时减少摩擦， 就需要使用润滑油料。 送到发动机机件上的滑油，不仅减少摩擦阻力，而且还对这些机 件起散热作用。为了保证发动机各机件润滑，发动机内部有着特 殊的滑油通路。这种在发动机内部的滑油系统叫作 “内部滑油系 统”(这种系统在发动机构造中专门讨论)。 为了保证发动机工作时 有一定的滑油储备量，清除滑油中机械混杂物，气泡，散走滑油 中的热量，在飞机上装有“飞机滑油系统”或“外部滑油系统”。 喷气式发动机所用滑油比活塞式少得多， 所以喷气式发动机 大部分是采用“内部滑油系统”。 典型的滑油系统如图 3， 其中包括滑油箱， 滑油滤， 滑油泵， 4 4 / 7 7 油气分离器及滑油散热器等。滑油自油箱流经油泵到发动机中。 工作后的滑油自发动机集油池中引出，经回油泵、油滤送到滑油 散热器中。散热后滑油流入油箱。在油箱中设有专门的油气分离 器，把滑油中的气泡分离出来。 图 3 典型的滑油系统 燃油系统 燃油系统的功用是为了保证在一切高度情况下， 向发动机供 给足够数量和压力的燃料。 典型的燃油系统如图 4 所示。 燃料自具有加油口(2)的油箱(1) 进入接管咀(3)， 流至多路开关(4)， 这是分配开关同时又是防火开 关。利用这个开关，驾驶员可以控制油箱的供油次序，也可以在 取下油滤(5)时作为闭塞开关， 防止油箱中燃油漏掉。 然后燃油经 过油滤(5)， 上面装有放油开关(6)， 再沿导管通至油泵(7)。 油泵前 单向活门(8)，是为了防止燃料反向流动。 图 4 发动机的典型燃油系统 喷气式发动机飞机的燃料系统与活塞式发动机不同之处， 主 要是在于飞机内部装有大量的燃料。 这是由于喷气式发动机每小 时燃料消耗量很大， 因此喷气式飞机燃料系统有较大的截面的导 管等附件。 进气和排气系统 无论是活塞式发动机的飞机或喷气式飞机的动力装置， 都必 5 5 / 7 7 须要不断的吸入进行燃烧所必需的空气， 还需要将燃烧的废气排 出。因此飞机上都有进气和排气系统。 活塞式发动机的进气道大都装在发动机罩外或机翼前缘的 翼根处。进气口都是迎风开的，以便利用冲压，增加发动机的进 气压力。 喷气式发动机消耗的空气比活塞式大得多， 约为活塞式发动 机 15～20 倍，所以对装有涡轮喷气式发动机飞机的进气道设计 应给予特别注意，以便使气流内部损失最小。图 5 中表示了几种 不同形式进气道在飞机上的安排。由迎面进气的有Ⅰ、Ⅴ、由两 侧进气的有Ⅱ