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aeroengine
定義：為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機(jī)。
學(xué)科：航空科學(xué)技術(shù)_推進(jìn)技術(shù)與航空動力裝置
相關(guān)名詞：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī) 發(fā)動機(jī)
圖片來源：視覺中國
【延伸閱讀】
1903年，美國人萊特兄弟（Wright Brothers）研制的“飛行者一號”成功首飛，這架飛機(jī)所搭載的功率約9千瓦的活塞式發(fā)動機(jī)可以說是世界上第一臺航空發(fā)動機(jī)。早期飛機(jī)使用的航空發(fā)動機(jī)均為活塞式，其原理、結(jié)構(gòu)與汽車發(fā)動機(jī)類似。1937年，英國科學(xué)家弗蘭克·惠特爾（Frank Whittle）發(fā)明了世界上第一臺燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)，從此航空發(fā)動機(jī)工業(yè)進(jìn)入了“噴氣”時(shí)代，惠特爾也被稱為“噴氣發(fā)動機(jī)之父”。
現(xiàn)在，軍用飛機(jī)及民航客機(jī)基本上都使用燃?xì)鉁u輪航空發(fā)動機(jī)。它主要由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪及尾噴管等部分組成，其工作原理是使大量空氣通過進(jìn)氣道進(jìn)入發(fā)動機(jī)，氣流經(jīng)過壓氣機(jī)的壓縮后進(jìn)入燃燒室。在燃燒室中，空氣與燃油混合并燃燒產(chǎn)生高溫高速的氣流，這些氣流經(jīng)過渦輪時(shí)將動能和熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。之后，氣流排出發(fā)動機(jī)，氣流所產(chǎn)生的反作用力，或者渦輪所輸出的軸功率成為發(fā)動機(jī)輸出的動力。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)主要分為渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪螺槳發(fā)動機(jī)和渦輪軸發(fā)動機(jī)。
渦輪噴氣發(fā)動機(jī)簡稱渦噴發(fā)動機(jī)。其結(jié)構(gòu)相對簡單，做功方式較為直接，通過使氣流以較高速度從渦輪后排出獲得推力。早期的噴氣式航空發(fā)動機(jī)均為渦噴發(fā)動機(jī)，由于其排出的氣體仍有較高溫度，因此做功效率較低，耗油率較高，逐漸被渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)替代。
渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)簡稱渦扇發(fā)動機(jī)。其通常具有內(nèi)外兩個(gè)涵道，內(nèi)涵道結(jié)構(gòu)與渦噴發(fā)動機(jī)一樣，但渦輪能將更多的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以此驅(qū)動壓氣機(jī)前部的風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高速氣流從外涵道排出，以此產(chǎn)生推力，其余氣流進(jìn)入內(nèi)涵道的壓氣機(jī)，為發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供足夠的空氣流量。渦扇發(fā)動機(jī)內(nèi)、外涵道空氣流量之比稱為涵道比。涵道比大意味著發(fā)動機(jī)直徑較大，民航客機(jī)及軍用運(yùn)輸機(jī)為了提高燃油經(jīng)濟(jì)性，通常使用涵道比大的渦扇發(fā)動機(jī)；涵道比小意味著發(fā)動機(jī)直徑較小，涵道比小的渦扇發(fā)動機(jī)適用于對機(jī)動要求性較高的戰(zhàn)斗機(jī)，它通過增加風(fēng)扇的數(shù)量可以獲得較大的推力。
渦軸渦槳發(fā)動機(jī)主要利用渦輪產(chǎn)生的巨大軸功率來驅(qū)動飛機(jī)螺旋槳或直升機(jī)旋翼，為其提供飛行動力。它本身并不依賴尾噴管向后排氣產(chǎn)生推力，能夠更充分地利用燃燒后氣流中的熱能和動能，其耗油率也更低，非常適合亞聲速、長航程的飛行。
航空發(fā)動機(jī)在工作時(shí)需要吸入大量空氣，吸入空氣的同時(shí)可能會將砂石、雨水、冰雹甚至幾千克重的飛鳥吸入，從而對發(fā)動機(jī)造成傷害。因此，對發(fā)動機(jī)可靠性的要求較高，同時(shí)，為了使飛機(jī)能以更輕的自重，攜帶更多的物品并飛行更遠(yuǎn)的距離，又需要航空發(fā)動機(jī)的重量盡可能輕，推力盡可能大?？煽啃?、重量、推力這三者幾乎是相互矛盾的存在，這也是航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)者要不斷解決的難題。
除此之外，研究人員發(fā)現(xiàn)，燃燒后的氣流到達(dá)渦輪部件前的溫度越高，航空發(fā)動機(jī)的熱轉(zhuǎn)換效率越高，同等重量的發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力也越大?，F(xiàn)在的航空發(fā)動機(jī)渦輪部件前部溫度高達(dá)1600℃，而制造渦輪所用的高溫合金材料熔點(diǎn)僅有約1300℃，因此需要通入足夠的冷卻空氣對渦輪部件進(jìn)行大幅降溫，這也給航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)者提出了難題。加之航空發(fā)動機(jī)所用材料昂貴，加工難度大，設(shè)計(jì)出的航空發(fā)動機(jī)還要經(jīng)過大量、長時(shí)間的可靠性與安全性試驗(yàn)，這就使航空發(fā)動機(jī)的研制成本極高，研制周期較長。
航空發(fā)動機(jī)對于一個(gè)國家的航空工業(yè)至關(guān)重要，稱得上工業(yè)技術(shù)“皇冠上的明珠”。進(jìn)入21世紀(jì)，我國航空工業(yè)飛速發(fā)展，航空發(fā)動機(jī)正在從引進(jìn)與仿制逐步轉(zhuǎn)入自主研發(fā)與生產(chǎn)。目前，我國的航空發(fā)動機(jī)從業(yè)人員努力奮進(jìn)，已經(jīng)取得了不少新的重大成果，但在整體設(shè)計(jì)水平與產(chǎn)品豐富程度上仍有明顯不足，未來還需加大投入，奮發(fā)圖強(qiáng)，才能成為航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的強(qiáng)者。
全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會
