航空發動機:飛機心臟,工業之花。航空發動機是飛機的心臟,被譽為現代工業“皇冠上的明珠”和“工業之花”。航空發動機不僅是飛機的動力,也是航空技術發展的動力,人類在航空領域的每一次重大突破,無不與航空動力技術的進步相關;飛機的需求和發展又促使發動機向更高水平邁進,二者相得益彰。航空發動機行業的發展水平是一個國家工業基礎、科技水平和綜合國力的集中體現,也是國家安全和大國地位的重要戰略保障。作為一種典型技術密集型產品,航空發動機需要在高溫、高壓、高轉速和高負載的特殊環境中長期反復工作,其對設計、加工及制造能力都有極高要求,因此具有研制周期長,技術難度大,耗費資金多等特點。目前雖然許多國家都可以自主研制生產飛機,但具備獨立研制航空發動機能力并形成產業規模的國家卻只有美、俄、英、法、中等少數幾個。
活塞式發動機:低速、通用飛機仍在應用。活塞式航空發動機是一種往復式內燃機,通過帶動螺旋槳高速轉動而產生推力。為滿足功率要求,活塞發動機一般由多氣缸組合構成,多個缸體同時工作帶動曲軸和螺旋槳轉動以產生足夠動力。1903-1945 年,活塞式發動機作為飛機的動力裝臵,占據了統治地位。在兩次世界大戰的需求牽引下,活塞發動機不斷改進完善,得到迅速發展,達到其技術的頂峰。戰后隨著渦輪噴氣、渦輪螺槳和渦輪風扇發動機的發展,活塞發動機逐漸退出了大中型飛機領域,其被取代的主要原因:①飛行速度限制,活塞發動機外形阻力大,螺旋槳高速旋轉時效率低;②工作原理限制,活塞式發動機中進氣、加壓、燃燒和排氣四個工作階段是通過活塞在一個氣缸的往復運動分時依次進行的,每個汽缸能發出的功率受到工質溫度的限制,隨著功率增大,活塞發動機汽缸數增多,重量急劇增加,功重比嚴重降低。
渦噴發動機:已逐步被渦扇發動機取代。渦噴發動機一般由進氣裝臵、壓氣機、燃燒室、渦輪以及噴管等部件組成,其中壓氣機、燃燒室、渦輪組成了發動機的核心機。渦噴發動機的主要流程都是在核心機中完成,包括空氣的壓縮、燃燒、渦輪做功等。空氣經進氣道進入發動機后,首先經過壓氣機,加壓后進入燃燒室,與燃料摻混,點火燃燒,形成高溫氣體,高溫氣體膨脹驅動渦輪工作,經過渦輪后的燃氣通過噴管排出而產生推力。現代戰斗機需要短時間增加推力時,就在渦輪后再加上一個加力燃燒室噴入燃油,讓未充分燃燒的燃氣與噴入的燃油混合再次燃燒,可使發動機的推力增加至 1.5 倍左右。