第四章 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇
發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)的速度特性、高度特性、耐航性和加速性等各方面的飛行性能都有很大的
影響,在飛機(jī)的總體設(shè)計(jì)過程中,首先就會(huì)碰到選用哪一種發(fā)動(dòng)機(jī)能最有效地滿足飛機(jī)設(shè)計(jì)
要求的問題,這就要求飛機(jī)總體設(shè)計(jì)工作者對(duì)各種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和特點(diǎn),有較為深入的
了解。這一章,簡要介紹一些航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要的外部工作特性,以及一些與選擇發(fā)動(dòng)機(jī)直接
有關(guān)的問題。
§4.1 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求
從飛機(jī)設(shè)計(jì)的角度來看,對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本要求,主要有以下幾點(diǎn):
1.推力(或功率)的速度特性和高度特性良好
飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)動(dòng)力裝置的核心,其功用就是提供飛機(jī)所需的推力或功率,所以,
首先就要求所選用的發(fā)動(dòng)機(jī),能夠保證在飛機(jī)的全部飛行速度和飛行高度范圍內(nèi),都具有足
夠的推力或功率。因此,不僅要求發(fā)動(dòng)機(jī)的地面靜推力或功率足夠大,而且需要具有良好的
速度特性和高度特性,這一條是最根本的必須滿足的要求。
2.耗油率低
發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率的高低,直接影響到飛機(jī)的使用經(jīng)濟(jì)性,而且,在所設(shè)計(jì)飛機(jī)載油量相同
的情況下,還會(huì)影響到飛機(jī)的航程和續(xù)航時(shí)間,因此要求發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率應(yīng)盡量低。
3.要求發(fā)動(dòng)機(jī)的自身重量輕
發(fā)動(dòng)機(jī)的重量是飛機(jī)固定重量的主要組成部分,一般占有較大的比重。因此,選用自身
重量比較輕的發(fā)動(dòng)機(jī),?梢悦黠@地減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,從而也可以改善和提高飛機(jī)的各
種飛行性能。
4.發(fā)動(dòng)機(jī)的外廓幾何尺寸小
從飛機(jī)設(shè)計(jì)的要求出發(fā),發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該緊湊,其外形幾何尺寸應(yīng)盡量小,尤其是發(fā)
動(dòng)機(jī)的迎風(fēng)面積,越小越好,以便減小發(fā)動(dòng)機(jī)艙的體積,降低發(fā)動(dòng)機(jī)裝上飛機(jī)后所引起的外
部氣動(dòng)阻力。
5.安全可靠,故障率低
很明顯,一旦發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障,飛機(jī)的安全就會(huì)受到嚴(yán)重威脅。因此,要求發(fā)動(dòng)機(jī)的工
作必須在各種飛行狀態(tài)下,都是穩(wěn)定和可靠的。這也就是要求發(fā)動(dòng)機(jī)的各組成部分及其各個(gè)
系統(tǒng)都是成熟可靠的,并具有經(jīng)主管部門批準(zhǔn)簽發(fā)的產(chǎn)品合格證書,證明該發(fā)動(dòng)機(jī)可以在飛
機(jī)上使用。
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6.工作壽命長
即發(fā)動(dòng)機(jī)總的使用壽命和翻修壽命越長越好。這一點(diǎn)對(duì)于民用飛機(jī)尤為重要。
7.使用維護(hù)方便
這一項(xiàng)要求也很重要。如果發(fā)動(dòng)機(jī)使用維護(hù)、監(jiān)控和檢查都很方便,則不僅容易保證安
全,而且可以減少飛機(jī)在兩次飛行之間的待機(jī)時(shí)間,提高飛機(jī)的出勤率。這對(duì)提高飛機(jī)的使
用效益是很有利的。
以上列舉了七項(xiàng)對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本要求,當(dāng)然,這并不是全部,除此以外還可能有許
多其他方面的要求。例如,在經(jīng)濟(jì)性方面,發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格應(yīng)該便宜,在環(huán)境控制方面,發(fā)動(dòng)
機(jī)應(yīng)盡量減少冒煙對(duì)大氣所造成的污染,盡量減輕噪聲所造成的公害等等。
上面所提到的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種要求一般并不是孤立的,它們之間具有一定的內(nèi)在聯(lián)系,
有些不同的要求之間還存在著矛盾。所以,如果僅僅單項(xiàng)地去考慮,往往很難說明問題,因
此,就需要用一些能夠進(jìn)行定量分析,并具有一定可比性的相對(duì)參數(shù)來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行評(píng)比和
選擇。最主要的相對(duì)參數(shù)有:
1.推重比(或功率重量比)
對(duì)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)而言,推重比是指發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與其自身重量的比值,即表示發(fā)動(dòng)機(jī)單位
自重所能產(chǎn)生推力的大小。對(duì)于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),則是其單位自重所能提供的功率。
2.單位迎面推力
對(duì)于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),即發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與其最大迎風(fēng)面積之比,代表發(fā)動(dòng)機(jī)每單位迎風(fēng)面積
所產(chǎn)生推力的大小。
顯然,當(dāng)其他的性能相同或相近時(shí),應(yīng)該選用推重比和單位迎面推力較大的發(fā)動(dòng)機(jī)。下
表給出了一些典型發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)。
從表4.1~表4.3 可以看出,渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)多用于高速飛機(jī),相對(duì)來說,
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)被采用的較多,渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和大流量比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),僅用于高
亞音速飛機(jī)。
表4.1 典型的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)
性能
型號(hào) P0max/P0 加力
(10N)
耗油率
(kg/10N.h)
推重比
單位迎面推力
(10N/m2)
所裝飛機(jī)
渦噴-6(中) 2600/3250 0.94/1.60 3.67/4.59 7440/9280 殲-8
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