飛機發動機的原理是怎樣的?

時間 2021-05-05 20:24:31

1樓:黃丁丁

高曉松老師講的沒錯!偷笑偷笑偷笑。

樓上的盆友也給了各種噴氣發動機的示意圖。

但是講到原理還是要回到Brayton cycle 上來,下圖:

常識:壓縮空氣需要對空氣做功,氣體燃燒膨脹會對外做功。

所以①空氣通過壓縮機(左邊梯形)壓縮後②來到燃燒室(上方紫色)和燃料混合燃燒後③從渦輪機(右邊梯形)噴出④ 。-----「無非就是把空氣燃燒了就噴唄」

氣體燃燒的大部分功變為高速廢氣噴出以推動飛機,渦輪機被順便被噴到轉動從而帶動壓縮機來壓縮空氣。

原理就是這麼簡單,至於為什麼我們做不好,蛋炒飯的原理也很簡單呢。。。

2樓:Jacob Tsui

看到很多非常好的回答。補充一點,除了大家說的渦輪系的各類發動機外,還有沖壓發動機和其衍生的超音速燃燒沖壓發動機,兩者都應用於比渦噴速度更高的飛行器上,比如5馬赫以上的高超音速飛機。

3樓:李靜臣

最基本的原理就是,將一定量的空氣加速。將少量空氣加速到高速的就是渦輪噴氣發動機,大量空氣加速到低速的就是渦輪風扇。還有螺旋槳,渦輪螺旋槳什麼的。

4樓:

風扇將空氣吹入壓氣機,壓氣機給空氣加壓讓空氣變高壓高熱,進入燃燒室噴油點火進一步提高壓力,通過噴口將高壓高熱空氣高速噴出產生推力。

5樓:客觀講比較英俊

The propeller is just a big fan in front of the plane used to keep the pilot cool. When it stops, you can actually watch the pilot start sweating.

螺旋槳其實只是乙個令飛行員涼快的大風扇,當它停了,你會看到飛行員開始冒汗了。

6樓:朱健聰

專業相關,作為一名民航子弟的學渣,一定要用滿帶學渣氣息的詞彙完成回答

飛機用的發動機有活塞式發動機和燃氣

渦輪噴氣式發動機兩種。

目前的發動機基本上都是燃氣渦輪噴氣式發動機,早期的活塞式發動機已逐漸消失在歷史舞台。活塞式發動機的工作原理類似於汽車,所以題主的問題應該是燃氣渦輪噴氣式發動機的工作原理。

燃氣渦輪噴氣式發動機,這個名詞比較長,我們以下簡稱渦噴(Turbojet)。

渦噴的工作原理是,加速流經發動機的空氣,以此獲得反作用推力。而加速空氣的方法就是燃燒,將燃料的化學能轉為空氣的動能。

—————————以下是拓展閱讀

渦噴的基本構成:進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管。

其中,壓氣機、燃燒室和渦輪合起來稱為燃氣發生器(Gas Generator)。這個燃氣發生器完成了將化學能轉為動能、機械能的過程,其餘的都只是起輔助作用。也就是說,燃氣發生器就是工作原理

進氣道將來流空氣整流,經過壓氣機增壓後送入燃燒室。有的同學可能就會問了,為什麼要有乙個壓氣機呢?如果把發動機當做乙個密閉燃燒的柴火灶,那這個柴火灶的工作壓力可就山大了。

飛機飛起來,基本上是0.6馬赫以上的速度,簡單按300m/s的聲速換算得180m/s,這是什麼概念?換個說法,17級超級颱風的風速等級是大於等於61.

3m/s,發動機這個柴火灶面對的是3倍的17級的風速等級。所以,這就是壓氣機的存在的意義,對空氣減速增壓,為燃燒室提供連續的穩定而充足的空氣,以保證燃燒。

這個就是壓氣機了,軸流式的,你坐的飛機的發動機全用的這種。

接下來空氣就到了燃燒室,和飛機的燃油充分混合後點火燃燒,變為高溫高壓的燃氣。

11級高壓壓氣機後面有黃色火焰的地方,那個小小的窩兒就是燃燒室了,長度就是黑色部分那麼點。

喏,不到整個發動機的10分之1,卻是承擔著整個發動機最核心的工作原理部分。

燃燒室出來就是渦輪了。老聽人說渦輪渦輪,那渦輪究竟是幹什麼的?在這裡,渦輪就是將高溫高壓的燃氣的一部分內能轉化為渦輪軸旋轉運動的機械能,就像是風去吹乙個電扇,電扇自己就會轉起來。

到這裡有可能就有細心的同學會問了,誒你這人不是說要加速空氣嗎,為什麼渦輪反倒要減速空氣呢,前後矛盾啊!然而事實的真相是,渦輪是用來帶動壓氣機的,也就是說壓氣機旋轉的能量來自於渦輪。壓氣機工作保證燃燒室工作,燃燒室工作保證渦輪工作,渦輪工作保證壓氣機工作,這個迴圈是不是很神奇啊?

渦輪後的燃氣在尾噴管裡減壓加速,朝外噴出,獲得一部分推力。

課後題:發動機產生推力最多的是哪個部件?

A、進氣道

B、壓氣機

C、尾噴管

D、阿姆斯特朗迴旋加速噴氣式阿姆斯特朗炮

7樓:

基礎:吸氣+放油,點火,產生高溫高壓高速氣流,氣流推動軸高速旋轉,旋轉的軸帶動葉片在前面吸氣。

噴氣式:氣流向後噴出,產生動力。

螺旋槳式:軸帶動螺旋槳旋轉,產生動力。

8樓:

題主問的應該是目前應用比較廣泛的噴氣發動機原理吧,正好我是學這個的,就來簡單說一下飛機發動機的結構和執行原理,盡量通俗一些不用公式。

首先簡單介紹一下結構

噴氣發動機由進氣道,壓氣機,燃燒室,渦輪,尾噴管五部分組成,其中壓氣機,燃燒室和渦輪合起來稱為核心機(為什麼叫核心機後面介紹)。

對於噴氣發動機來說,當飛機在空中高速飛行時,以飛機為參考係,前方空氣來流速度很快,這時壓氣機是不能直接吸入這些高速氣流的,必須先由進氣道將高速低壓氣流轉換為低速高壓氣流,目前航空發動機進氣道進氣氣流速度為當地馬赫速0.5-0.6(因為聲速為溫度的函式,發動機裡不同位置溫度不一樣,因此聲速也不一樣,當地馬赫速0.

5-0.6是指進氣道入口處氣流速度是當地聲速的0.5-0.

6倍)。

而尾噴管則是通過控制氣流噴出速度控制推力,並使出口壓力盡可能接近外界大氣壓。

下面來說核心機,為了了解核心機是怎麼回事,首先要了解噴氣發動機的熱力學原理。

從熱力學原理來說,渦輪噴氣發動機的熱力迴圈是布雷頓迴圈

上圖是表示理想布雷頓迴圈的溫熵圖(圖中的每一點對應於理想氣體的乙個狀態,這裡將發動機吸入的空氣當成理想氣體處理),就噴氣發動機而言,0這一點表示周圍大氣的氣體狀態,空氣進入進氣道,被吸入壓氣機壓縮的過程是圖中0-2的等熵壓縮過程,理想情況下在這個階段,空氣的總熵不變,但被壓氣機壓縮溫度上公升。當然實際做不到等熵壓縮,總有一點損失。

圖中2點表示經過壓氣機的氣體狀態,此時氣體溫度已有600K左右(工程熱力學一般都用熱力學溫度),當然不同發動機差別會比較大。氣體從點2到點3是在燃燒室中進行等壓加熱,理論來說燃燒過程壓力基本不變(當然實際做不到真正的等壓)。經過燃燒室加熱後氣體溫度已經非常高了,氣體到點3後下面乙個階段就要經過渦輪,所以點3的溫度也叫渦輪前溫度。

目前噴氣發動機渦輪前溫度普遍能到1400K以上,F-22的發動機渦輪前溫度能到2000K左右。

從點3到點4,是氣體經過渦輪等熵膨脹,在這個過程中推動渦輪做功,自身內能下降,表現為溫度降低。而渦輪和前面的壓氣機是由一根軸連在一起的,由高溫氣體做功推動渦輪後,渦輪將這個功傳給前面的壓氣機,也就是說壓氣機壓縮氣體消耗的能量是由後面渦輪產生的,也因為這個原因,噴氣發動機不能自己啟動,啟動時必須先有電動機之類的東西把它帶到一定的轉速之後才能點火啟動。

氣體排出發動機後,在大氣中等壓冷卻,在圖中用點4到點1的虛線表示。

分析這個熱力學迴圈可以看出,3點的溫度越高,氣體在渦輪前內能越高(理想氣體內能為溫度的線性函式,溫度越高內能越高),在經過渦輪時做功也越多,就能更好推動壓氣機產生更大的推力,而在溫熵圖上2-3的等熵過程的路徑是唯一確定的,按照工程師和科學家的計算,每乙個渦輪前溫度都對應乙個最佳增壓比,使在這個渦輪前溫度下發動機的熱效率最高。也就是說點3溫度增高,如果要保持熱力學效率不降低,點2的溫度也必須增高,即壓氣機增壓比要增高,因此噴氣發動機的發展主要就在幹兩件事,想方設法提高渦輪前溫度和想方設法提高壓氣機增壓比。

了解了噴氣發動機的熱力學原理之後,我們可以發現,布雷頓迴圈中決定整個迴圈狀況的是壓氣機增壓比和渦輪前溫度,壓氣機的設計決定增壓比,而渦輪前溫度由燃燒室和渦輪共同決定(畢竟即便燃燒室能燒到2000K,渦輪承受不了如此高的溫度就融化了),所以壓氣機,燃燒室和渦輪合起來稱為核心機,因為它們三個決定了一台噴氣發動機的熱力學迴圈是什麼樣的,核心機決定發動機的總功率和熱效率,有了好的核心機,如果直接在地上用,稍微改造一下就成燃氣輪機,同樣的核心機如果加上超聲速進氣道、加力燃燒室和尾噴管就成了戰鬥機用的渦噴發動機,如果核心機前面加乙個風扇就成了渦扇發動機。美國的lm2500艦用燃氣輪機和F-15、F-16所用的F110發動機以至一些民航飛機的發動機就都是從GE9乙個核心機衍生而來。以上

9樓:奚傳遠

航空燃氣渦輪發動機主要結構:由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,以及必要的附件,比如:燃油系統、滑油系統、啟動系統和防冰防火系統。

工作原理:空氣首先經過進氣道進入壓氣機,被壓氣機壓縮後,壓力溫度公升高,然後進入燃燒室。在燃燒室與燃油混合燃燒,釋放大量能量溫度公升高,形成高溫高壓燃氣。

燃氣進入渦輪,經渦輪膨脹,推動渦輪高速旋轉,帶動壓氣機工作。經渦輪做工後進入尾噴管,並在尾噴管中繼續膨脹,是燃氣從噴口高速噴出,發動機產生推力。

一般的燃氣渦輪發動機常用工作狀態有:最大起飛復飛TO/GA工作狀態,有時間一般五分鐘限制和起降機場氣壓高度限制;最大連續工作狀態,主要是用於一發失效後,沒有時間限制;最大上公升工作狀態,沒有時間限制,額定油門在TO/GA之後;最大巡航工作狀態,飛行時使用的狀態;減推力減功率起飛狀態,在跑道長飛機輕時,減小飛機負荷延長發動機壽命使用的;慢車工作狀態,主要用於下降飛行,又分為高慢車和低慢車狀態;反推工作狀態;在著陸和中斷起飛時使用的狀態,用於減輕剎車和輪胎負荷,不同道面和速度選擇不同反推力……

如出現火警,發動機、APU和貨倉可以通過駕駛艙內相應的滅火電門進行控制各區域的滅火工作。APU還有單獨的地面滅火控制電門。

飛機發動機噴火的原理是什麼?是怎麼實現的?

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aqefghdfu 乘客有氧氣發生器可以使用15分鐘。有的機型給乘客的是氧氣瓶。飛機上還有可攜式氧氣瓶給突發病人使用。機組有單獨的機組氧氣瓶。 老吳 平流層只是空氣稀薄,含氧量變化不大,然而航空發動機壓縮比較大,一般的民航機用的大涵道發動機要30以上。壓縮後的空氣一點也不稀薄了,燃燒自然沒問題。不過...