渦輪螺旋槳發動機

活塞式發動機

活塞發動機很簡單，原理就跟你汽車的發動機一樣，空氣和燃料在汽缸中燃燒、爆炸，

燃氣驅動活塞，活塞驅動曲軸，這樣化學能就變成機械能了。活塞式發動機必須帶動螺旋槳，

由螺旋槳產生推（拉）力。所以，作為飛機的動力裝置時，發動機與螺旋槳是不能分割的。

由于汽缸在燃氣排出后氣壓低過大氣壓，那么新鮮的空氣會因為氣壓差而自然進入汽缸

之中，這是自然吸氣的活塞發動機。當然啦，還有機械增壓或者廢氣渦輪增壓的活塞發動機。

活塞發動機結構圖

活塞發動機安排方式

（一）活塞式發動機的主要組成

主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機構、螺旋槳減速器、機匣等組成。

氣缸是混合氣（汽油和空氣）進行燃燒的地方。氣缸內容納活塞作往復運動。氣缸頭上

裝有點燃混合氣的電火花塞（俗稱電嘴），以及進、排氣門。發動機工作時氣缸溫度很高，

所以氣缸外壁上有許多散熱片，用以擴大散熱面積。氣缸在發動機殼體（機匣）上的排列形

式多為星形或V形。常見的星形發動機有5個、7個、9個、14個、18個或24個氣缸不等。

在單缸容積相同的情況下，氣缸數目越多發動機功率越大。活塞承受燃氣壓力在氣缸內作往

復運動，并通過連桿將這種運動轉變成曲軸的旋轉運動。連桿用來連接活塞和曲軸。曲軸

是發動機輸出功率的部件。曲軸轉動時多用英語怎么說 ，通過減速器帶動螺旋槳轉動而產生拉力。除此而外，

曲軸還要帶動一些附件（如各種油泵、發電機等）。氣門機構用來控制進氣門、排氣門定時

打開和關閉。

（二）活塞式發動機的工作原理

活塞頂部在曲軸旋轉中心最遠的位置叫上死點、最近的位置叫下死點、從上死點到下死

點的距離叫活塞沖程。活塞式航空發動機大多是四沖程發動機，即一個氣缸完成一個工作循

環，活塞在氣缸內要經過四個沖程，依次是進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。

發動機開始工作時，首先進入“進氣沖程”，氣缸頭上的進氣門打開，排氣門關閉，活塞

從上死點向下滑動到下死點為止，氣缸內的容積逐漸增大，氣壓降低——低于外面的大氣壓。

于是新鮮的汽油和空氣的混合氣體，通過打開的進氣門被吸入氣缸內。混合氣體中汽油和空

氣的比例，一般是1比15即燃燒一公斤的汽油需要15公斤的空氣。

進氣沖程完畢后，開始了第二沖程，即“壓縮沖程”。這時曲軸靠慣性作用繼續旋轉，把

活塞由下死點向上推動。這時進氣門也同排氣門一樣嚴密關閉。氣缸內容積逐漸減少，混合

氣體受到活塞的強烈壓縮。當活塞運動到上死點時，混合氣體被壓縮在上死點和氣缸頭之間

的小空間內。這個小空間叫作“燃燒室”。這時混合氣體的壓強加到十個大氣壓。溫度也增加

到攝氏4OO度左右。壓縮是為了更好地利用汽油燃燒時產生的熱量，使限制在燃燒室這個

小小空間里的混合氣體的壓強大大提高，以便增加它燃燒后的做功能力。

當活塞處于下死點時，氣缸內的容積最大，在上死點時容積最小（后者也是燃燒室的容

積）。混合氣體被壓縮的程度，可以用這兩個容積的比值來衡量。這個比值叫“壓縮比”。活

塞航空發動機的壓縮比大約是5到8，壓縮比越大，氣體被壓縮得越厲害，發動機產生的功

率也就越大

壓縮沖程之后是“工作沖程”，也是第三個沖程。在壓縮沖程快結束，活塞接近上死點時，

氣缸頭上的火花塞通過高壓電產生了電火花，將混合氣體點燃，燃燒時間很短，大約0.015

秒；但是速度很快，大約達到每秒30米。氣體猛烈膨脹，壓強急劇增高，可達6O到75個

大氣壓，燃燒氣體的溫度到攝氏2000到250O度。燃燒時，局部溫度可能達到三、四千度，

燃氣加到活塞上的沖擊力可達15噸。活塞在燃氣的強大壓力作用下，向下死點迅速運動，

推動連桿也門下跑，連桿便帶動曲軸轉起來了。

這個沖程是使發動機能夠工作而獲得動力的唯一沖經驗用英語怎么說 程。其余三個沖程都是為這個沖程作

準備的。

第四個沖程是“排氣沖程”。工作沖程結束后，由于慣性，曲軸繼續旋轉，使活塞由下死

點向上運動。這時進氣門仍舊關閉，而排氣門大開，燃燒后的廢氣便通過排氣門向外排出。

當活塞到達上死點時，絕大部分的廢氣已被排出。然后排氣門關閉，進氣門打開，活塞又由

上死點下行，開始了新的一次循環。

從進氣沖程吸入新鮮混合氣體起，到排氣沖程排出廢氣止，汽油的熱能通過燃燒轉化為

推動活塞運動的機械能，帶動螺旋槳旋轉而作功，這一總的過程叫做一個“循環”。這是一種

周而復始的運動。由于其中包含著熱能到機械能的轉化，所以又叫做“熱循環

”。

活塞航空發動機要完成四沖程工作，除了上述氣缸、十二月十三日 活塞、聯桿、曲軸等構件外，還需

要一些其他必要的裝置和構件。

（三）活塞式航空發動機的輔助工作系統

發動機除主要部件外，還須有若干輔助系統與之配合才能工作。主要有進氣系統（為了

改善高空性能，在進氣系統內常裝有增壓器，其功用是增大進氣壓力）、燃油系統、點火系

統（主要包括高電壓磁電機、輸電線、火花塞）、起動系統（一般為電動起動機）、散熱系統

和潤滑系統等。

渦輪軸發動機

渦軸發動機是渦輪發動機的一種，由渦槳發動機衍生而來。空氣經過壓縮機壓縮后，進

入燃燒室與燃料混合燃燒、爆炸，燃氣驅動渦輪使其旋轉（一般都有幾級渦輪），渦輪與壓

氣機共軸，這樣能驅動壓氣機吸入和壓縮空氣，同時渦輪也與一條動力軸是共軸的，這條軸

通過轉向齒輪向直升機垂直于發動機的旋翼軸提供動力。

如果動五的英文 力不轉向，直接驅動一個螺旋槳，這就是渦槳發動機。

在帶有壓氣機的渦輪發動機這一類型中，渦輪軸發動機出現得較一同跟主走天涯 晚，但已在直升機和垂

直／短距起落飛機上得到了廣泛的應用。

渦輪軸發動機于1951年12月開始裝在直升機上，作第一次飛行。那時它屬于渦輪螺槳

發動機，并沒有自成體系。以后隨著直升機在軍事和國民經濟上使用越來越普遍，渦輪軸發

動機才獲得獨立的地位。

在工作和構造上，渦輪軸發動機同渦輪螺槳發動機根相近。它們都是由渦輪風扇發動機

的原理演變而來，只不過后者將風扇變成了螺旋槳，而前者將風扇變成了直升機的旋翼。除

此之外，渦輪軸發動機也有自己的特點：它一般裝有自由渦輪(即不帶動壓氣機，專為輸出

功率用的渦輪)，而且主要用在直升機和垂直／短距起落飛機上。

在構造上，渦輪軸發動機也有

進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管天空之城吉他譜 等燃氣發生器基本構造，

但它一般都裝有自由渦輪，如圖所示，前面的是兩級普通渦輪，它帶動壓氣機，維持發動機

工作，后面的二級是自由渦輪，燃氣在其中作功，通過傳動軸專門用來帶動直升機的旋翼旋

轉，使它升空飛行。此外，從渦輪流出來的燃氣，經過尾噴管噴出，可產生一定的推力，由

于噴速不大，這種推力很小，如折合為功率，大約僅占總功率的十分之一左右。有時噴速計時器ppt 過

小，甚至不產生什么推力。為了合理地安排直升機的結構，渦輪軸發動機的噴口，可以向上，

向下或向兩側，不象渦輪噴氣發動機那樣非向后不可。這有利于直升機設計時的總體安排。

渦輪軸發動機是用于直升機的，它與旋翼配合，構成了直升機的動力

裝置。按照渦輪風扇發動機的理論，從理論上講，旋翼的直徑愈大愈好。

同樣的核心發動機，產生同樣的循環功率，所配合的旋翼直徑愈大，則在

旋翼上所產生的升力愈大。事實上，由于在能量轉換過程中有損失，旋翼

也不可能制成無杜甫生平經歷 限大，所以，旋翼的直徑是有限制的。——般說，通過旋

翼的空氣流量是通過渦輪軸發動機的空氣流量的500-1000倍。

同渦輪軸發動機和直升機常用的另一種動力裝置——活塞發動機采相

比，渦輪軸發動機的功率重量比要大得多，在2.5以上。而且就發動機所產

生的功率來說，渦輪軸發動機也大得多，目前使用中的渦輪軸發動機所產

生的功率，最高可達6000馬力甚至10000馬力，活塞發動則相差很遠三十六雨 。在經濟性上，渦輪

軸發動機的耗油率略高于最好的

活塞式發動機，但它所用的航空煤油要比前者所用的汽油便

宜，這在一定程度上得到了彌補。當然，渦輪軸發動機也有其不足之處。它制造比較困難，

制造成本也較高。特別是由于旋翼的轉速更低，它需要比渦輪螺旋槳發動機更重更大的減速

齒輪系統，有時它的重量竟占發動機總重量一半以上。

渦噴發動機與活塞發動機的原理差異

渦輪螺旋槳發動機

一般來說，現代不加力渦輪風扇發動機的涵道比是有著不斷加大的趨勢的。因為對于渦

輪風扇發動機來說，若飛行速度一定，要提高飛機的推進效率，也就是要降低排氣速度和飛

行速度的差值，需要加大涵道比；而同時隨著發動機材料和結構工藝的提高，許用的渦輪前

溫度也不斷提高，這也要求相應地增大涵道比。對于一架低速（500～600km/h）的飛機來

說，在一定的渦輪前溫度下，其適當的涵道比應為50以上，這顯然是發動機的結構所無法

承受的。

為了提高效率，人們索性便拋去了風扇的外涵殼體，用螺旋槳代替了風扇，便形成了渦

輪螺旋槳發動機，簡稱渦槳發動機。渦輪螺旋槳發動機由螺旋槳和

燃氣發生器組成，螺旋槳

由渦輪帶動。由于螺旋槳的直徑較大，轉速要遠比渦輪低，只有大約1000轉/分，為使渦輪

和螺旋槳都工作在正常的范圍內，需要在它們之間安裝一個減速器，將渦輪轉速降至十分之

一左右后，才可驅動螺旋槳。這種減速器的負荷重，結構復雜，制造成本高，它的重量一般

相當于壓氣機和渦輪的總重，作為發動機整體的一個部件，減速器在設計、制造和試驗中占

有相當重要的地位。

渦輪螺旋槳發動機的螺旋槳后的空氣流就相當于渦輪風扇發動機的外涵道，由于螺旋槳

的直徑比發動機大很多，氣流量也遠大于內涵道，因此這種發動機實際上相當于一臺超大涵

道比的渦輪風扇發動機。

盡管工作原理近似，但渦輪螺旋槳發動機和

渦輪風扇發動機在產生動力方面卻有著很大的

不同，渦輪螺旋槳發動機的主要功率輸出方式為

螺旋槳的軸功率，而尾噴管噴出的燃氣推力極

小，只占總推力的5%左右，為了驅動大功率的

螺旋槳，渦輪級數也比渦輪風扇發動機要多，一

般為2～6級。

同活塞式發動機＋螺旋槳相比，渦輪螺旋槳發動機有很多優點。首先，它的功率大，功

重比（功率/重量）也大，最大功率可超過10000馬力，功重比為4以上；而活塞式發動機

最大不過三四千馬力安全演講 ，功重比2左右。其次，由于減少了運動部件，尤其是沒有做往復運動

的活塞，渦輪螺旋槳發動機運轉穩定性好，噪音小，工作壽命長，維修費用也較低。而且，

由于核心部分采用燃氣發生器，渦輪螺旋槳發動機的適用高度和速度范圍都要比活塞式發動

機高很多。在耗油率方面，二者相差不多，但渦輪螺旋槳發動機所使用的煤油要比活塞式發

動機的汽油便宜。

由于涵道比大，渦輪螺旋槳發動機在低速下效率要高于渦輪風扇發動機，但受到螺旋槳

效率的影響，它的適用速度不能太高，一般要小于900km/h。目前在中低速飛機或對低速性

能有嚴格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機中的到廣泛應用。