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世界航空发动机发展史
摘要:航空发动机的历史大致可分为两个时期。第一个时期从首次动力开始到第
二次世界大战结束。在这个时期,活塞式发动机统治了40年左右。第二个时期
从第二次世界大战至今。60多年来,航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机,
开创了喷气时代。
关键词:活塞式喷气式
航空发动机诞生一百多年来,主要经过了两个阶段。
前40年(1903~1945),为活塞式发动机的统治时期。
后60年(1939~至今),为喷气式发动机时代。在此期间,航空上广泛应用
的是燃气涡轮发动机,先后发展了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发
动机。亦派生发展了输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
一、活塞式发动机统治时期
很早以前,我们的祖先就幻想像鸟一样在天空中自由飞翔,也曾作过各种尝
试,但是多半因为动力源问题未获得解决而归于失败。最初曾有人把专门设计的
蒸汽机装到飞机上去试,但因为发动机太重,都没有成功。到19世纪末,在内
燃机开始用于汽车的同时,人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的
动力源,并着手这方面的试验。
1903年,莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后,成功地
用到他们的飞行者一号飞机上进行飞行试验。这台发动机只发出8.95kW的功
率,重量却有81kg,功重比为0.11kW/daN。发动机通过两根自行车上那样的链
条,带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。首次飞行的留空时间只有12s,飞行距
离为36.6m。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重
于空气飞行器的成功飞行。
在两次世界大战的推动下,活塞式发动机不断改进完善,得到迅速发展,第
二次世界大战结束前后达到其技术的顶峰。发动机功率从近10kW提高到2500kW
左右,功率重量比(发动机功率与发动机质量的重力之比,简称功重比,计量单
位是kW/daN)从0.11kW/daN提高到1.5kW/daN,飞行高度达15000m,飞行速
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航空发动机发展史
度从16km/h提高到近800km/h,接近了螺旋桨飞机的速度极限。
20世纪30~40年代是活塞式发动机的全盛时期。活塞式发动机加上螺旋桨,
构成了所有战斗机、轰炸机、运输机和侦察机的动力装置;活塞式发动机加上旋
翼,构成所有直升机的动力装置。著名的活塞式发动机有:英国的梅林V型12
缸液冷式发动机,功率1120kW,用于“飓风”、“喷火”和“野马”战斗机;美
国普拉特·惠特尼公司(简称普·惠公司)的“黄蜂”系列星形气冷发动机,气
缸7~28个,功率970~2500kW,广泛用于各种战斗机、轰炸机和运输机。
带螺旋桨的活塞式发动机的最大缺点是飞行速度受到限制(800km/h以下)。
一方面,因为发动机需要功率与飞行速度的三次方成正比,随着速度的提高,所
需发动机功率急剧增大,而通过增加汽缸数目来增大功率所带来的重量负荷飞机
不能承受;另一方面,随着飞行速度的提高,螺旋桨的效率急剧下降并有机毁人
亡的危险。因此,为了实现高速飞行,必须寻求新的动力装置,这就是喷气式发
动机。第二次世界大战之后,随着涡轮喷气发动机的发展,活塞式发动机逐渐退
出了航空领域的霸主地位。
二、喷气推进新时代
(1)喷气发动机的
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