飞机发动机的基本结构 飞机发动机结构分解图

时间:2024-02-02作者:贾明国浏览:98

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飞机发动机的基本结构 飞机发动机结构分解图

你是否曾经好奇过飞机是如何在空中飞行的?答案就隐藏在飞机发动机这个看似复杂的机械结构中。飞机发动机,我们将通过一张详细的飞机发动机结构分解图,揭开飞机发动机的神秘面纱,让我们一起探索这个充满科技魅力的世界。

发动机的结构是怎样的

发动机是一种将某种能量转化为机械能的机器。它的作用是通过燃烧将液体或气体燃烧的化学能转化为热能,然后通过膨胀将热能转化为机械能并输出外部动力。

发动机是一种由许多结构和系统组成的复杂机器,其结构类型多样,但由于基本工作原理相同,其基本结构相似,发动机整体结构图如下。

汽油发动机

柴油发动机

汽油发动机通常由曲柄连杆、气体分配和燃料供应、润滑、冷却、点火和启动五个系统组成。柴油发动机通常由两个机构和四个系统组成。

构造:

1.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮组成。这是发动机产生动力,将活塞的直线往复运动转化为曲轴旋转运动,输出外部动力

2.配气机构

配气机构由进气门、排气门、气门弹簧、杆、凸轮轴和正时齿轮组成。其功能是及时将新鲜气体充入气缸,及时排出燃烧产生的废气。

3.燃料供给系

由于使用的燃料不同,可分为汽油机燃料供应系和柴油机燃料供应系。

汽油燃料供应系统分为化油器式和燃油直接喷射式两种。通常使用的化油器式燃料供应系统由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器组成。其功能是向气缸供应配备好的可燃混合物,控制进入气缸的可燃混合物数量,调节发动机输出的功率和转速,最后将燃烧后的废气排出气缸。

柴油机燃料供应系统由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管、排气消声器等组成。其功能是向气缸供应纯空气,并在规定时间向气缸喷洒定量柴油,以调节发动机的输出功率和转速。

最后,燃烧后的废气排出气缸。

4.冷却系

机动车一般采用水冷式。水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套“在体内”组成。其功能是利用冷却水的循环,通过散热器将高温零件的热量分布到大气中,从而保持发动机电动的正常工作温度。

5.润滑系

润滑系统由油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。其功能是将润滑油分配到各相对运动部件的摩擦表面,以减少摩擦,减缓零件的磨损,清洁和冷却摩擦表面。

6.点火系

汽油机点火系统由电源“蓄电池与发电机”、点火线圈、分电器和火花塞的作用是及时点燃气缸内压缩的可燃混合物。

7.起动系

起动系统由起动机和起动继电器组成,使静止发动机起动并转移到自己的运行状态。

发动机工作原理

发动机将热能转化为机械能的过程是通过进气、压缩、工作和排气四个连续过程实现的。每个过程都被称为工作循环。任何曲轴旋转两圈,活塞来回四个行程完成工作循环,称为四冲程发动机。曲轴旋转一圈,即活塞来回两个行程完成一个工作循环,称为两冲程发动机。

飞机发动机结构

现在民航客机一般采用涡轮风扇式发动机。

涡扇发动机是在涡喷发动机的前面增加了一来自个风扇。涡喷是以燃气从尾喷管喷出产生推力,而涡扇是主要以风扇转动产生推力。

结构包括进气道、风扇、低压压气机、中压压气机、高压压酸易月阳延素乙气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、尾管、喷管。

进气道一般是扩张型亚音速进气道。压气机一般采用轴流式压气机主要由定子和转子组成。

还有一种离心式压气机,由叶轮、扩压器、集气管组成,用在决吸硫APU上。燃烧室一般采用环形燃烧室。涡轮有径向内流式和轴流式。主要包括静子叶片组和装在涡轮盘上的转子叶片组。喷管采用收敛型的亚音速喷管。

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飞机发动机内部结构

涡轮喷气发动机的诞生

二战以前,活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就,使得人类获得了挑战天空的能力。

但到了三十年代末,航空技术的发展使得这一组合达到了极限。螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候,桨尖部分实际上已接近了音速,跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降,推力不增反减。螺旋桨的迎风面积大,阻力也大,极大阻三碍了飞行速度的提高。同时随着飞行高度提高,大气稀薄,活塞式发动机的功率也会减小。

这促生了全新的喷气发动机推进体系。喷气发动机吸入大量的空气,燃烧后高速带接坐吗喷出,对发动机产生反作用力,推动飞机向前飞行。

早在1913年,法国工程师雷恩·洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得专利。但当时没有相应的助推手段和相应材料,喷气推进只是一个空想。1930年,英国人弗兰克·惠特尔获得了燃气涡轮发动扬心包新衣执机专利,这是第一个具有实用性的喷气发动机设计。11年后他设计的发动机首次飞行,从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。

涡轮喷气发动机的原理

涡轮喷气发动机简称涡喷发动机,通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。

涡喷发动机属于热机,做功原则同样为:高压下输入能量,低压下释放能量。

工作时,发动机首先从进气道吸入空气。这一过程并不是简单的开个进气道即可,由于飞行速度是变化的,而压气机对进气速度有严格要求,因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围。

压气机顾名思义,用于提高吸入的空气的的压力。压气机主要为扇叶形式,叶片转动对气流做功,使气流的压力、温度升高。

随后高压气流进入燃烧室。燃烧室的燃油喷嘴射出油料,与空气混合后点火,产生高温高压燃气,向后排出。

高温高压燃气向后流过高温涡轮,部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,驱动涡轮旋转。

由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上,因此也驱动压气机旋转,从而反复的压缩吸入的空气。

从高温涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速从尾部喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多,从而产生了对发动机的反作用推力,驱使飞机向前飞行。

涡轮喷气发动机的优缺点

这类发动机具有加速快、设计简便等优点,是较早实用化的喷整哥具交转双气发动机类型。

但如果要让涡喷发动机提高推力,则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比,这将会使排气速度增加而损失更多动能,于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。

因此涡喷发动机油耗大,对于商业民航机来说是个致命弱点。

涡喷发动机剖视示意图

发动机是什么构造

总的来说,目前发动机由两大机构、五大系统组成

一、曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

二、配气机构

配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和排气门,使可燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气过程。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构

三、燃料供给系

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求,配制出一定数量和浓度的混合气,供入气缸,并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去;

四、润滑系

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油,以实现液体摩擦,减小摩擦阻力,减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

五、冷却系

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

六、点火系

在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

火花塞有一个中心电极和一个侧电极,两电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时,火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花,能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压;能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。

七、起动系

理解这个并不难,要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转,发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。

曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置,称为发动机的起动系统。

发动机的组成

发动机主要有以下2个机构以及5大系统组成:

1.配气机构

发动机配气机构“内燃机配气机构”是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求,定时开启和关闭各气缸的进、排气门,使新鲜的可燃混合气“汽油机”或空气“柴油机”得以及时进入气缸,废气得以及时从气缸排出。在压缩与作功行程中,关闭气门保证燃烧室的密封。

2.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构“crank train”发动机的主要运动机构。其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩,以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴、飞轮组等零部件组成。

3.点火系统

点火系统是汽油发动机重要的组成部分,点火系统的性能良好与否对发动机的功率、油耗和排气污染等影响很大。能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机“点火系统”。通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

4.冷却系统

冷却系统使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系统既要防止发动机过热,也要防止冬季发动机过冷。

5.润滑系统

所谓润滑系统,指的是向润滑部位供给润滑剂的一系列的给油脂、排油脂及其附属装置的总称。润滑系统可分为五种,即循环润滑系统,集中润滑系统,喷雾润滑系统,浸油与飞溅润滑系统,油和脂的全损耗性润滑系统。

6.起动系统

要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。

曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。

7.供给系统

汽油机燃料供给系统的任务是根据发动机各种不同工况的要求,配制出一定数量和浓度的可燃混合气,供入气缸,使之在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀做功。

最后,供给系统还应将燃烧产物——废气排入大气中。

发动机“Engine”是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,包括如内燃机“汽油发动机等”、外燃机“斯特林发动机、蒸汽机等”、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器。发动机最早诞生在英国,发动机的概念也源于英语,它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

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