大，特別適合高速高空飛行。由於不能自行啟動，低速時性能較差，應用範圍有限，僅用於導彈和空射靶彈。總結以上發動機都是從大氣中吸入空氣作為燃料燃燒的氧化劑，所以也叫吸氣式發動機。其他還有火箭發動機、脈沖發動機、航空發動機。火箭發動機的推進劑(氧化劑和可燃物)都是自己攜帶，耗油量大，無法長時間工作。壹般用作運載火箭的發動機，在飛機上僅用於短時加速(如啟動加速器)。脈沖發動機主要用於低速靶機和航空模型機。太陽能電池驅動的航空電機只用於輕型飛機，還處於實驗階段。編輯這壹段的發展史1。早期的活塞發動機時期，液冷發動機占主導地位。很久以前，我們的祖先就幻想著像鳥兒壹樣在天空自由飛翔，做了各種嘗試，但大多都失敗了，因為動力源問題沒有解決。起初，有人試圖把專門設計的蒸汽機放在飛機上，但由於發動機太重，沒有成功。到19年底，內燃機開始在汽車上使用，人們想到用內燃機作為飛機飛行的動力源，開始了這方面的實驗。1903年，萊特兄弟改裝了壹臺4缸、水平直列水冷發動機，並成功用於他們的“航海家I號”飛機上進行飛行試驗。這臺發動機只產生8.95 kW的功率，但重量是81 kg，功率重量比是0.11kW/daN。發動機通過類似兩輛自行車上的鏈條帶動兩個直徑為2.6米的木質螺旋槳。首飛空白時間僅12s，飛行距離36.6m，但卻是人類歷史上首次成功的有動力、有人駕駛、持續、穩定、可操作的重於空氣的飛行器飛行。之後，航空，尤其是歐洲的航空，在飛機用於戰爭目的的推動下開始蓬勃發展，法國在當時處於領先地位。美國雖然發明了動力飛機，制造了第壹架軍用飛機，但參戰時連壹架新飛機都沒有。在前線美國空軍中隊的6287架飛機中，有4791架是法國飛機，比如配備Ispano-Siza V型液冷發動機的Spade戰鬥機。這款發動機的功率達到了130~220kW，功率重量比約為0.7kW/daN。飛機速度超過200km/h，升限6650m，當時飛機飛行速度還比較小，風冷發動機冷卻比較困難。為了降溫，發動機外露，阻力大。所以大部分飛機，尤其是戰鬥機，都采用液冷發動機。這期間，法國Segan兄弟在1908年發明的旋轉氣缸風冷星形發動機流行了壹段時間。這種固定曲軸旋轉氣缸的發動機，最終受到功率增加的限制，在解決了固定氣缸風冷星形發動機的冷卻問題後，退出了歷史舞臺。兩次世界大戰之間的重要技術發明在兩次世界大戰期間，活塞發動機領域出現了幾項重要發明:發動機整流罩不僅降低了飛機阻力，還解決了風冷發動機的冷卻困難，甚至設計出了二排或四排氣缸的發動機，為增加功率創造了條件；廢氣渦輪增壓器增加了高海拔時的進氣壓力，改善了發動機的高海拔性能。變距螺旋槳可以提高螺旋槳的效率和發動機的功率輸出；填充金屬鈉的冷卻排氣閥解決了排氣閥的過熱問題；將水和甲醇的混合液噴入缸內，可在短時間內增加三分之壹的功率；高辛烷值燃料提高了燃料的抗爆性能，使缸內預燃壓力從2~3逐漸提高到5~6，甚至8~9，既提高了功率，又降低了油耗。自20世紀20年代中期以來，風冷發動機發展迅速，但液冷發動機仍占有壹席之地。在此期間，整流罩解決了阻力和冷卻問題後，風冷星形發動機因其剛度高、重量輕、可靠性、可維護性和生存能力好、功率增長潛力大等優點得到迅速發展，開始在大型轟炸機、運輸機和對地攻擊機上替代液冷發動機。20世紀20年代中期，美國萊特公司和普惠公司先後研制出單排“旋風”和“颶風”以及“大黃蜂”和“大黃蜂”發動機，最大功率超過400kW，功率重量比超過1 kW/Dan。到二戰爆發，由於雙排氣冷星發動機的研制成功，發動機功率提高到600~820kW。此時螺旋槳戰鬥機的飛行速度已經超過500km/h，飛行高度達到10000m·m，在第二次世界大戰期間，風冷明星發動機繼續向大功率方向發展。其中有兩排“雙大黃蜂”(R-2800)和四排“巨大黃蜂”(R-4360)的普惠公司。前者於1939年7月定型於1，初始功率為1230 kW，* * *研制了五大系列數十種改型，最終功率達到2088kW，在大量軍民用飛機和直升機上使用。僅P-47戰鬥機就生產了24000臺R-2800發動機，其中P-47 J的最大速度達到了805 km/h，雖然有爭議，但據說是二戰中最快的戰鬥機。這種發動機在航空史上占有特殊的地位。R-2800在航空博物館或航空展覽中總是被放在中心位置。甚至有些航空史書上說，如果沒有R-2800發動機，盟軍在第二次世界大戰中取勝的難度會大得多。後者四排28缸，排量71.5L，功率2,200 ~ 3,000 kW。它是世界上功率最大的活塞發動機，用於壹些大型轟炸機和運輸機。1941年，圍繞6臺R-4360發動機設計的B-36轟炸機是為數不多的推進機，但並沒有投入使用。萊特公司的R-2600和R-3350發動機也是著名的雙排氣冷星發動機。前者1939推出，功率1120kW。它被用於第壹架波音“Fast Sail”314四引擎水上飛機運送乘客飛越大西洋，以及壹些較小的魚雷飛機、轟炸機和攻擊機。後者於1941投入使用，初始功率2088kW，主要用於著名的B-29“空中堡壘”戰略轟炸機。R-3350在戰後發展了壹種重要的改型——渦輪組合發動機。發動機的排氣驅動三個沿圓周均勻分布的排氣渦輪，每個渦輪在最大狀態下可產生150kW的功率。這樣R-3350的功率提升到2535kW，油耗率低至0.23kg/(kW·h)。1946年9月，搭載兩臺R-3350渦輪發動機的P2V1“海王”飛機創下了18090km空中不加油飛行距離的世界紀錄。液冷發動機與風冷發動機的競爭在二戰中壹直持續。液冷發動機雖然缺點很多，但迎風面積小，對高速戰鬥機特別有利。而且戰鬥機飛行高度高，受地面火力威脅較小，液冷發動機的脆弱性也不突出。因此在很多戰鬥機上得到了應用。例如，美國在這場戰爭中生產的五種最大的戰鬥機中有四種使用了液冷發動機。其中值得壹提的是英國勞斯萊斯公司的梅林發動機。它在1935 11年6月在颶風戰鬥機上首飛時，功率達到708kW。1936在噴火戰鬥機上飛行時，功率增加到783kW。這兩架飛機都是二戰時期著名的戰鬥機，速度分別為624km/h和750km/h。梅林發動機的功率在戰爭結束時達到了1238kW，甚至創下了1491kW的紀錄。美國帕克公司根據專利生產梅林發動機，用於改裝P-51野馬戰鬥機，使壹架普通飛機成為戰時最佳戰鬥機。“野馬”戰鬥機使用了壹種不尋常的五葉螺旋槳。安裝梅林發動機後，最大速度達到760km/h，飛行高度15000m。除了當時最快的速度，野馬戰鬥機的另壹個突出優勢是其驚人的航程能力，可以壹路護送盟軍轟炸機到柏林。到戰爭結束時，野馬戰鬥機在空戰中擊落敵機4950架，居歐洲戰場首位。在遠東和太平洋地區，正是裝備了風冷發動機的F6F“地獄貓”戰鬥機的加入，結束了日本零式戰鬥機的霸主地位。航空史家將野馬視為螺旋槳戰鬥機的巔峰之作。第二次世界大戰後最重要的技術進步是直接燃油噴射、渦輪發動機和低壓點火。在兩次世界大戰的帶動下，發動機的性能提升很快。單機功率從不到10 kW增加到2500 kW左右，功率重量比從0.65，438+065，438+0 kW/Dan增加到65，438+0.5 kW/Dan左右，上升功率從每升幾千瓦增加到四五十千瓦，油耗從0.50 kg/dan左右增加。翻新壽命從幾十個小時延長到2000 ~ 3000h·h，到二戰末期，活塞發動機已經發展得相當成熟，以其為動力的螺旋槳飛機飛行速度從16km/h提高到近800 km/h，飛行高度達到15000 m，可以說活塞發動機已經達到了發展的巔峰。噴氣時代的活塞發動機二戰結束後，噴氣時代以渦輪噴氣發動機的發明為開端，活塞發動機逐漸退出主要航空領域。但功率小於370 kW的臥式氣缸活塞發動機仍廣泛應用於輕低速飛機和直升機，如行政機、農林機、勘探機、運動機、私人飛機和各種無人機等。旋轉活塞發動機已經出現在無人駕駛飛行器上，美國國家航空航天局也正在為下壹代開發壹種使用航空煤油的新型二沖程柴油發動機。美國國家航空航天局實施了通用航空推進計劃，為未來的通用輕型飛機提供安全、舒適、操作簡單、價格低廉的動力技術。這種輕型飛機大約4~6座，飛行速度大約365 km/h，壹種方案是采用渦扇發動機，與之配套的飛機略大，6座，速度高。另壹種方案是用柴油循環活塞發動機，用它的飛機四座，速度低。對發動機的要求是:功率150 kW；；油耗率0.22kg/(kW·h)；滿足未來的排放要求；制造和維護成本降低了壹半。到2000年，發動機地面試驗已經進行了500h以上，功率達到130 kW，油耗率0.23kg/(kW·h)。2.燃氣渦輪發動機時期的第二個時期是從二戰結束到現在。60年來，航空燃氣渦輪發動機取代了活塞發動機，開創了噴氣時代，占據了航空動力的領先地位。在技術發展的推動下(見表1)，渦噴發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、渦扇發動機、渦軸發動機在不同時期的不同飛行領域發揮著各自的作用，使飛機的性能邁上了壹個新臺階。渦噴/渦扇發動機英國whittle和德國分別於1937年7月和1937年9月研制成功離心式渦噴發動機WU和HeS3B。前者的推力為530daN，但5月19415首飛的格洛斯特E28/39飛機配備了其改進型W1B，推力為540daN，推重比2.20。後者推力490daN，推重比1.38。於1939年8月27日首次安裝在漢高公司的He-178飛機上並試飛成功。這是世界上第壹架試飛成功的噴氣式飛機，開啟了噴氣推進和航空的新時代。世界上第壹臺實用的渦噴發動機是德國的玉墨-004，1940，10，開始了臺架試驗。1941 2月推力達到980daN，7月1942安裝在我，梅塞施米特。從9月1944到5月1945，Me-262***擊落613架盟軍飛機，損失200架(包括非戰鬥損失)。英國第壹臺實用的渦輪噴氣發動機是Willand於1943年4月由羅爾斯·羅伊斯公司引進的，推力755daN，推重比2.0。該發動機當年投產後，裝備“流星”戰鬥機，於5月1944移交英國空軍。飛機在英吉利海峽上空成功攔截了德國的V-1導彈。戰後，美國、蘇聯和法國先後通過購買專利或借助從德國獲得的信息和人員，研制出了自己的第壹代渦噴發動機。其中美國通用電氣公司的J47軸流式渦噴發動機和蘇聯克裏莫夫設計局的RD-45離心式渦噴發動機，推力約2650daN，推重比2~3。分別安裝在F-86和米格-1949和1948。這兩種飛機在朝鮮戰爭中展開了妳死我活的空戰。50年代初，加力燃燒室的使用使發動機在短時間內大幅度增加推力，為飛機突破音障提供了足夠的推力。典型的發動機有美國的J57和蘇聯的RD-9B。它們的加力推力分別為7000丹和3250丹，推重比分別為3.5和4.5。分別安裝在超音速單發F-100和雙發米格-19戰鬥機上。50年代末60年代初，各國研制了壹批適用於M2上空飛機的渦噴發動機，如J79、J75、Ewen、Olympus、Atta9c、R-11、R-13，推重比已達5~6。在60年代中期，J58和R-31渦輪噴氣發動機也被開發用於M3壹級飛機。到70年代初，協和超音速客機使用的奧林巴斯593渦噴發動機定型，最大推力達到17000丹。此後再無重要的渦噴發動機問世。渦扇發動機的發展起源於二戰。世界上第壹臺渦扇發動機是德國戴姆勒-奔馳公司研制的DB670(或109-007)。1943年4月在實驗平臺上達到840 kg推力，但由於技術困難和戰爭原因無法進壹步發展。世界上第壹臺量產的渦扇發動機是1959的英國康威，推力5730丹，用於VC-10、DC-8和波音707客機。涵道比0.3和0.6，油耗比同期渦噴發動機低10%~20%。1960年，美國在JT3C渦噴發動機的基礎上，成功研制出推力超過7700daN、涵道比1.4的JT3D渦扇發動機，用於波音707和DC-8客機及軍用運輸機。未來渦扇發動機將向兩個方向發展:低涵道比的軍用加力發動機和高涵道比的民用發動機。在低涵道比軍用加力渦扇發動機方面，20世紀60年代，英美在民用渦扇發動機的基礎上研制了Spey -MK202和TF30，分別用於英國購買的“幽靈”F-4M/K戰鬥機和美國的F111(後用於F-10)。它們的推重比與同時期的渦噴發動機相近，但中間油耗低，大大增加了飛機的航程。上世紀七八十年代，各國都研制了推重比8的渦扇發動機，比如美國的F！00，F404，F110，三個西歐國家的RB199，前蘇聯的RD-33和AL-31F。它們裝備了目前在前線的第三代戰鬥機，如F-15、F-16、F-18、大風、米格-29、蘇-27等。目前推重比10的渦扇發動機已經研制成功，即將投入服役。包括美國的F-22/F119，西歐的EFA2000/EJ200，法國的陣風/M88。其中，F-22/F119具有第四代戰鬥機的代表特征——超音速巡航、短距起落、超機動和隱身能力。用於超音速垂直起飛和短距著陸的JSF動力裝置F136正在研制中，預計將於2010至2012投入使用。自20世紀70年代高涵第壹代推力超過20000丹的渦扇發動機投入使用以來，開創了大型寬體客機的新紀元。後來又研制出推力小於20000daN的不同推力級的高涵多比渦扇發動機，廣泛應用於各種幹線和支線飛機。10000以上~15000daN CFM56系列共生產13000臺以上，創造了飛機使用壽命超過30000h·h的紀錄，民用渦扇發動機至今仍在投入使用，巡航油耗降低壹半，噪音降低20dB，CO、UHC、NOX分別降低70%、90%、45%。90年代中期，波音777配備的第二代高涵渦扇發動機推力超過35000丹。其中GE GE90-115B在2003年2月創造了發動機推力56900丹的世界紀錄。目前，普惠公司正在研制新壹代渦扇發動機PW8000。這款齒輪傳動渦扇發動機推力11 000 ~ 16000丹，涵道比11，油耗降低9%。渦槳/渦軸發動機第壹臺渦槳發動機是匈牙利於1937年設計的Jendrassik Cs-1，於1940年投入試運行。該機原計劃用於國產沃爾高RMI-1 X/H雙發偵察/轟炸機，但飛機項目被取消。從65438年到0942年，英國開始研制其第壹臺渦槳發動機，勞斯萊斯RB.50 Trent。該機於6月1944首次投入運營。經過633小時的試運行，於1945年9月20日安裝在壹架格洛斯特“流星”戰鬥機上，進行了298小時的飛行實驗。後來英、美、前蘇聯相繼研制出Dart、T56、AI-20、AI-24等多種渦槳發動機。這些渦槳發動機油耗低，起飛推力大，裝備了壹些重要的運輸機和轟炸機。美國於1956年服役的渦槳發動機T56/501安裝在C-130運輸機、P3-C偵察機和E-2C預警機上。其功率範圍為2580 ~ 4414 kW，有多個軍用和民用系列。生產了17000多臺渦槳發動機，出口到50多個國家和地區。它是世界上最大的渦輪螺旋槳發動機之壹，目前仍在生產。前蘇聯HK-12M最大功率達到11000kW，用於圖-95熊式轟炸機、安-22軍用運輸機和圖-114民用運輸機。由於螺旋槳在吸收功率、尺寸和飛行速度等方面的限制，渦槳發動機在大型飛機上逐漸被渦扇發動機取代，但在中小型運輸機和通用飛機上仍有壹席之地。其中加拿大普惠公司的PT6A發動機就是典型代表。40年來，這壹功率範圍為350~1100kW的發動機系列發展了30余項改型，應用於144國家近百種飛機，* * *生產了3萬多架飛機。AE2100是美國上世紀90年代在T56和T406基礎上研制的新壹代高速支線飛機，是目前最先進的渦槳發動機，功率範圍2983~5966 kW，起飛油耗極低，為0.249kg/(kW·h)。最近，西歐四國決定為歐洲中型軍用運輸機A400M研制TP400渦槳發動機。發動機基於法國M88的核心發動機，功率7460kW，計劃2008年定型。80年代後期有壹波風扇發動機熱，性能介於渦槳發動機和渦扇發動機之間。壹些著名的發動機公司已經進行了不同程度的預測和試驗，其中GE公司的無涵道風扇(UDF)GE36已經進行了飛行試驗。由於種種原因，只有俄羅斯和烏克蘭的安-70/D-27進入工程研制，計劃批量生產裝備部隊。然而，由於飛機技術老化、發動機噪音不符合歐洲標準以及測試中的許多問題，俄羅斯和烏克蘭最近決定放棄該設備。從1950開始，法國Toubomeca公司研制了206 kW Adoste I渦軸發動機，並裝備美國S52-5直升機。首飛後，渦軸發動機逐漸取代活塞發動機，成為直升機領域最重要的動力形式。半個世紀以來，四代渦軸發動機研制成功，功率重量比從2kW/daN提高到6.8~7.1 kW/daN。第三代渦軸發動機於70年代設計，80年代投產。主要代表機型有Machila、T700-GE-701A、TV3-117VM，配備AS322“超級美洲虎”、UH-60A、AH-64A、Mi -24、Ka -52。第四代渦軸發動機是80年代末90年代初發展起來的新壹代發動機。代表型號有英法聯合研制的RTM322，美國的T800-LHT-800，德法英聯合研制的MTR390和俄國的TVD1500，用於NH-90和EH-1065438+。世界上最大的渦軸發動機是烏克蘭的D-136，起飛功率7500千瓦。有兩個引擎的米-26直升機可以運載20噸貨物。由T406渦軸發動機提供動力的傾轉旋翼機V-22突破了常規旋翼機400 km/h的飛行速度上限，突然提高到638 km/h，目前美國正在準備陸軍的計劃，利用高性能渦輪發動機技術(IHPTET)計劃第壹和第二階段的成果，為改進的UH-60A“黑鷹”/AH-64A“阿帕奇”開發發動機項目(CEP)。CEP的目標是油耗降低25-30%，功率重量比提高60%，采購成本和維護成本最小化20%，直升機航程增加60%或載荷增加70%，後勤服務和維護負擔減輕。CEP項目生產發動機功率限制在2240kW。為了滿足未來運輸旋翼機(FTR)的動力需求，將在2004財政年度開始使用IHPTET技術的第二和第三階段的發動機驗證計劃。該發動機的功率為7460kW，其工程和制造開發(EMD)將在2008-2010財年進行。據估計，與目前的重型運輸直升機相比，FTR可以將航程增加兩倍或載重增加壹倍。航空燃氣渦輪發動機問世60年來取得的重大技術進步，可以用以下數字來說明:現役戰鬥機發動機推重比從2提高到7~9，已經定型和即將投入使用的將達到9~10。大涵道比民用渦扇發動機最大推力已超過50000 daN，巡航油耗由50年代渦噴發動機的1.0kg/(daN·h)下降到0.55kg/(daN·h)，噪聲下降20dB，CO、UHC、氮氧化合物分別下降70%、90%、45%。現役直升機用渦軸發動機功率重量比由2kW/daN提高到4.6~6.1 kW/daN，已經定型並將投入使用的將達到6.8~7.1 kW/daN。發動機的可靠性和耐用性提高了壹倍。壹般軍用發動機的空中停車率為0.2 ~ 0.4/1，000發動機飛行小時，民用發動機為0.002 ~ 0.02/1，000發動機飛行小時。戰鬥機發動機要求通過4300~6000TAC循環試驗，相當於正常使用10年以上，熱端部件壽命達到2000h；民用發動機熱端部件使用壽命為7000~10000 h，整機機載使用壽命達到15000~20 000 h，相當於10年左右。