【簡介：】客機(jī)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)一般都是渦扇式噴氣機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，而航天發(fā)動(dòng)機(jī)通常使用一次性的火箭。相比而言，航空發(fā)動(dòng)機(jī)難度更大一點(diǎn)，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)既要追求高性能，又要兼顧長壽命，需要滿足“
客機(jī)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)一般都是渦扇式噴氣機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，而航天發(fā)動(dòng)機(jī)通常使用一次性的火箭。相比而言，航空發(fā)動(dòng)機(jī)難度更大一點(diǎn)，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)既要追求高性能，又要兼顧長壽命，需要滿足“體積小、重量輕、壽命長、可重復(fù)使用”等要求。例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高溫環(huán)境下連續(xù)工作1萬小時(shí)以上，而火箭則可以在關(guān)鍵的高溫處加裝一次性隔熱材料即可。我國CCAR 33部《航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)定》提到：危害性發(fā)動(dòng)機(jī)后果的預(yù)期發(fā)生概率不超過定義的極小可能概率（概率范圍是10-7~10-9次/發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)）。1950年代時(shí)，錢學(xué)森回國，再一次高級別會(huì)議上討論了一個(gè)重大戰(zhàn)略問題，中國到底是先搞火箭還是優(yōu)先發(fā)展飛機(jī)？錢老的意見是優(yōu)先發(fā)展火箭而不是飛機(jī)。因?yàn)橐淮w機(jī)的研發(fā)周期通常是10~15年，還需要大量電子元器件的配套，而且飛機(jī)需要反復(fù)使用，各部件的可靠性必須有保障，其中最關(guān)鍵的就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)。而火箭則不同了，一次性就能滿足需求，根據(jù)系統(tǒng)工程原理，將普通的部件組合起來也能達(dá)到好的效果。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的難度主要體現(xiàn)在性能要求高、材料制備難和加工技術(shù)復(fù)雜等方面。推重比決定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能，因此想要提高推重比，就要提高渦輪前燃?xì)鉁囟群臀肟諝饬魉?，第五代發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫高達(dá)1400~1600℃和30~50倍大氣壓壓強(qiáng)下工作。因此對新材料也提出了更高要求。20 世紀(jì) 80 年代中期與后期投入使用的發(fā)動(dòng)機(jī),到 90 年代后期的空中停車率已降低到 0.01~0.05 (有些發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到 0.001 ),即空中停車次數(shù)已由每 3 千 EFH 出現(xiàn)一次降低到每 2 萬 EFH 到 10 萬 EFH 才出現(xiàn)一次。
數(shù)十年前面臨的問題，現(xiàn)在看來這個(gè)問題仍然存在，我國的火箭水平的確是世界一流的，但是航空發(fā)動(dòng)機(jī)還不行。我們已經(jīng)深刻認(rèn)識到航發(fā)的重要性，并在2016年5月成立中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司，專門攻克這個(gè)制約我國航空水平的核心問題。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)難度高。
航天發(fā)動(dòng)機(jī)是火箭用的，一般一次性使用，而且采用直接噴射的方式。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣，是燃燒高溫產(chǎn)生氣體推進(jìn)，必須重復(fù)使用。要求高。
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的原理是怎樣的？
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航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，為航空器提供飛行所需動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。作為飛機(jī)的心臟，被譽(yù)為“工業(yè)皇冠上的明珠”，是一個(gè)國家科技、工業(yè)和國防實(shí)力的重要體現(xiàn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展主要經(jīng)歷以下步驟：
航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括活塞式、渦輪噴氣和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，下面主要介紹一下應(yīng)用廣泛的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)原理。
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括5大部件：進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管。
附件系統(tǒng)包括燃油、潤滑、啟動(dòng)、空氣、電氣、加力燃燒室，推力轉(zhuǎn)向裝置以及矢量噴管等系統(tǒng)：
工作原理渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)連續(xù)不斷地吸入空氣，空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)中經(jīng)過壓縮、燃燒和膨脹過程產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽車姵?，氣體動(dòng)量增加，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生反作用推理。
工作過程進(jìn)氣道將工質(zhì)引入→壓氣機(jī)增壓→燃燒室噴油燃燒加熱→渦輪膨脹做功帶動(dòng)壓氣機(jī)→尾噴管膨脹加速→高速排氣到體外。
各部件主要工作原理如下：進(jìn)氣道將足夠的空氣量，以最小的流動(dòng)損失順利地引入壓氣機(jī)；當(dāng)飛行速度大于壓氣機(jī)進(jìn)口處的氣流速度時(shí)，可以通過沖壓壓縮空氣，提高空氣的壓力。
壓氣機(jī)壓氣機(jī)是用來提高進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的空氣壓力，供給發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要的壓縮空氣，也可以為座艙增加、渦輪散熱和其他發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)提供壓縮空氣。主要由轉(zhuǎn)子和靜子組成。
燃燒室高壓空氣和燃油混合、燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，形成高溫高壓的燃?xì)?。燃燒室都是由擴(kuò)壓器、殼體、火焰筒、燃油噴嘴和點(diǎn)火器等基本構(gòu)件組成。
渦輪把高溫、高壓燃?xì)獾牟糠譄崮?、壓力能轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功，從而帶動(dòng)壓氣機(jī)與其他附件工作的旋轉(zhuǎn)部件。
尾噴管使氣流不斷加速的管道成為噴管，作用是使渦輪后的燃?xì)獬掷m(xù)膨脹，將燃?xì)庵惺Ｓ嗟臒崮艹浞洲D(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，使燃?xì)庖愿咚購膰娍谥袊姵觥?/p>
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飛機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)具有多種類型，不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理并不相同。目前主要的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)包括活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣（簡稱“渦噴”）發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳（簡稱“渦槳”）發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇（簡稱“渦扇”）發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)（簡稱“渦軸”）、沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是歷史最為悠久的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)與車用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的原理基本沒有差別，主要區(qū)別在于車用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的是車軸，而航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的是槳葉，并通過槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生拉力使飛機(jī)獲得向前飛行的速度。
渦噴、渦槳、渦扇可以說是“一門三兄弟”，三者的共通性在于都具有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室與渦輪、噴管，部分還具有加力燃燒室。三者的區(qū)別在于渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)具有減速齒輪和螺旋槳，而渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)比渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)增加一到兩級低速渦輪。從工作原理來說，三者都是吸入空氣后進(jìn)行加壓、燃燒并排氣，但渦扇和渦噴為通過噴管產(chǎn)生推力推動(dòng)飛行器飛行，而渦槳?jiǎng)t是驅(qū)動(dòng)螺旋槳拉動(dòng)飛行器向前飛行（這一點(diǎn)與活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相同）。
渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和工作原理上與渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)基本雷同，同一種核心機(jī)能夠發(fā)展出相同功率級別的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。所不同的是，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)具有自由渦輪，可以通過自由渦輪帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并帶動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力。渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是直升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力裝置，目前世界各國的直升機(jī)除少數(shù)采用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)外，絕大多數(shù)都是渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。
沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是高空高速飛行器動(dòng)力裝置的標(biāo)配。與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)相比，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)要簡單得多，僅具有進(jìn)氣道、擴(kuò)壓器、燃燒室和噴管，工作時(shí)吸入空氣高速?zèng)_入發(fā)動(dòng)機(jī)致使壓力上升，在壓力達(dá)到一定數(shù)值后噴入燃料并與高溫空氣混合燃燒、形成燃?xì)庥蓢姽車姵鲂纬赏屏?。由于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)難以在低速條件下啟動(dòng)和工作，因此沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)一般與其他類型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)配合使用。
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和工作原理上與運(yùn)載火箭或?qū)検褂玫幕鸺l(fā)動(dòng)機(jī)基本相同?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)具有燃燒室和噴嘴，工作時(shí)燃料和氧化劑注入燃燒室進(jìn)行燃燒并產(chǎn)生燃?xì)猓ㄟ^噴嘴排出產(chǎn)生推力。一般來說，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)僅用作高速飛行器或?qū)椀膭?dòng)力裝置，如美國的X-15高空高速試驗(yàn)機(jī)即采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，大部分空空導(dǎo)彈也采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，在常規(guī)起降飛機(jī)需要短距起飛時(shí)，也可以掛裝助推火箭加快起飛速度。
