人类发明的第一架飞机起飞后,没过多久,航空发动机便出现在人们的视野当中。
在现代民航飞机中,发动机的作用越来越大,发动机除了给飞机提供前进的动力,还能给飞机上的设备提供所需电力,为空调系统提供冷热气源。
飞机的安全性非常高,不过我们偶尔也会看到个别航空飞机发动机发生故障的情况,也经常看到有人因往飞机发动机里扔硬币被拘留的新闻。
今天我们就来了解一下航空发动机到底有哪些种类,以及这些发动机的常见故障是什么。
航空发动机的选用说到航空发动机,就不得不说一下常见的航空发动机种类,常见的航空发动机大致分为两大类,分别为活塞式航空发动机与涡轮式航空发动机。
航空活塞发动机区别于普通汽车发动机的地方主要在于功率重量比与可靠性两方面。航空活塞发动机通常搭配螺旋桨使用,利用螺旋桨的旋转产生推力或拉力,从而给飞机提供前进的动力。
涡轮发动机有更好的高空高速性能与更高的功率重量比,不过其制造成本高,维修保养要求也更高。
所以,在飞机上安装何种发动机的问题上,各有各的道理。
活塞发动机
常见的活塞发动机主要有两种,分别是星型航空活塞发动机与直列式航空活塞发动机(常见的为水平对置航空活塞发动机)。
>>>>星型航空活塞发动机
在其他更先进的航空发动机出现之前,大型飞机的发动机常采用星型设计,也叫星型航空活塞发动机。
>>>>水平对置航空活塞发动机
水平对置航空活塞发动机因每一侧气缸都为直列式排列,所以它属于直列式航空活塞发动机的一种。
水平对置航空活塞发动机具有迎面面积小、每个缸体散热好、动力响应速度快等特点,深受小型运动类飞机设计者喜爱。
活塞发动机具有工作时振动大的特点,为适应活塞发动机的这个特点,在设计飞机结构时,设计师会进行充分的考虑,尽可能多地减少振动,并避免振动传递到机舱内。
虽然航空活塞发动机适应的机型较多,但它并不完美,除了不适应高空高速等特性外,还有一些常见故障,如过贫油,过负油,单缸缺火等。
这些故障主要的外在表现是动力降低、振动增大等。
涡轮发动机另外一种常见的航空发动机就是涡轮发动机。
根据飞机设计的不同,会选用不同种类的涡轮发动机,常见的涡轮发动机有涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机。
>>>>涡喷发动机
涡轮喷气发动机简称涡喷发动机,其历史也很悠久。1937年,世界上第一个涡轮喷气发动机就开始运行了。
空气从进气道进入发动机后,首先被高速运转的压气机压缩,产生高压致密空气以提供大量氧气。
随后,燃烧室喷油使燃油接触高压空气并燃烧。燃烧使气体剧烈膨胀,向后冲击涡轮机,而涡轮机又带动前面的压气机。最终燃气流从喷口喷出产生推力。
涡喷发动机使用范围很广,从低空低速到高空超音速飞机都有广泛应用。战斗机米格-25高空超音速战机采用的就是涡喷发动机,它曾经创下3.3马赫的飞行记录,也创下了37250米的升限纪录。
>>>>涡扇发动机
将发动机的前一级或两级压气机叶片加大,就变成了涡扇发动机。
涡扇发动机和涡喷发动机两者之间的区别主要在于空气通道的个数不同。涡喷只有一个空气通道(专业上叫做“涵道”),而涡扇发动机却有两个空气通道。也就是说,涡喷发动机是单涵道发动机,而涡扇是双涵道发动机。
涵道比越大越省油,经济性越好,高涵道比的发动机在亚音速时有非常好的能效,所以它广泛地运用于客机、运输机等。
>>>>涡桨发动机
涡桨发动机的本质类似于在涡喷发动机上接一个减速器,并带动外部的螺旋桨转动。
涡桨发动机的燃油效率通常高于涡扇发动机,但它也不是尽善尽美,原因之一是,涡桨发动机上多了一个减速器,也就是变速齿轮。
变速齿轮的存在一是增加了发动机重量,二是或多或少会带来一些功率上的损耗。
由于螺旋桨的特性,它不适于高空高速的环境,一般安装在运输机或者中小型的支线客机上。
>>>>涡轴发动机
涡轮轴发动机简称涡轴发动机,顾名思义,它是通过“轴”来传输动力的,直升机、坦克、船舶上都有使用。
涡轮轴发动机是现代活塞发动机的完美替代品,它采用气动连接,用高温高压的气体吹动动力涡轮进行旋转,有良好的转速自匹配性,防止了由于突然增加油门或者是减少油门而产生的动力变化对后端设备产生冲击。
而且,这种发动机集体积功率比高、运转平稳、震动小等一系列优点于一身,非常适合为设备提供动力。
说完涡轮发动机的分类,我们再来了解一下涡轮发动机的主要故障。
由于涡轮发动机是连续工作的,所以涡轮发动机工作时拥有相当好的平顺性,采用涡轮发动机的飞机,除了飞行速度高于活塞发动机飞机外,舒适性也优于活塞发动机飞机。
由于机械原因,涡轮发动机也不是完美的,通常,涡轮发动机常见故障多出现在启动时,容易出现超温、超转和启动时的转速悬挂等问题。
另外,空中熄火是涡轮发动机稳定性的一个挑战,滑油压力低或者滑油温度超温等也是比较严重的问题。
由于涡轮发动机进气口比较大,进气量比较多,在工作时发动机进气口处会形成负压力,容易使杂物进入,所以这种发动机还有个最常见的故障——外来物进入,比如鸟击事件和发动机前部部件掉落等。
这种故障对发动机的影响是很大的,轻则需要进行孔探检测,孔探检测后如发现问题就需要及时处理;重则需要更换涡轮叶片压气机叶片等。
近年来,随着生活水平的提高,老年人乘坐飞机出行的情况越来越多,曾多次出现过老人乘坐飞机前向发动机投币祈福的事件。
小编在这里提醒大家,向飞机发动机抛硬币的行为是万万不可取的,如果因扔硬币导致飞机故障检修、航班取消,责任人需要承担责任!
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