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飞机发动机在飞机翅膀下是如何推动飞机起飞的?

2020-10-18 11:33阅读(62)

飞机发动机在飞机翅膀下是如何推动飞机起飞的?:对于现在的民航大飞机来说,飞机的主发动机(大发动机)都是需要依靠启动机启动的,而这些飞机发动机的启动机除

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对于现在的民航大飞机来说,飞机的主发动机(大发动机)都是需要依靠启动机启动的,而这些飞机发动机的启动机除了波音787的GE-Nx或Trent 1000是使用电力启动机外,其他的绝大部分都是使用气动启动机(个别小型飞机和活塞螺旋桨飞机除外)。而启动机启动所需要的电或者压缩空气从哪来,那就要依靠飞机上的APU了。

如上图所示,大飞机(民航客机)的APU都装在飞机的尾端,其实上就是一台小型发动机,也有人将其称为备用发动机,只不过这样的说法不是很准确。APU就是

Auxiliary Power Unit的缩写,意味辅助动力系统,一般但你坐飞机登机的时候,听到飞机上传来的轻微噪音并不是飞机主发动机传来的,这个时候飞机的主发动机还没启动,只是APU在工作。

APU基本上就是上图这个样子,下面我们来说一下民航客机发动机是如何启动的:当飞机发动机要启动的时候,首先要给发动机启动机通电、通气,那么电源和气源哪里来呢?这也就是辅助动力系统APU的作用。当飞机在地面时,APU工作提供电力和压缩空气,这时飞机里的照明、空调、仪表等用电用气设备依赖APU提供;当飞机准备就绪,想要发动发动机起飞时,驾驶舱会将控制钮旋至点火启动位置,将信号传递至发动机控制组件,控制燃油系统打开油路通道,高压引起机将APU产生的压缩空气通过引起管路引到“气动启动机”,高压气体带动启动机运转,经过齿轮箱附件等传动系统带动涡扇发动机的N2转子,当N2转子达到设定转速后,由发动机控制组件控制点火盒通电点火,燃烧室周围的燃油喷嘴开始喷油燃烧,发动机转速持续上升,当转速提高到50%的时候,发动机启动工作宣告顺利结束。

(南航波音747-400F更换APU)

发动机启动工作结束后,控制组件会控制引气启动管路关闭,点火盒停止工作,发动机与启动机脱开。发动机本身会继续提高转速,大约增加到60%转速时开始稳定工作,这也就是飞机主发动机“慢车”工作状态,然后就可以开足马力加速滑行并飞离跑道了。

每一架大飞机的屁股后面都有这样子的“洞洞”,这就是飞机APU的排气口,话说APU再小也是个发动机,也需要进气和排气嘛。而为何绝大多数大飞机的发动机都要引起启动(气动启动机),这是因为飞机的主发动机是非常庞大的,一般的往里站个人都不是事儿,大一些的发动机直径比中型客机机身还要大,所以启动机要带动发动机转子旋转还是很吃力的,而选择气动启动机就可以缩小APU的体积,当然随着技术进步,电力启动机得到跨越式发展的情况下,也可以选择电力启动,比如说波音787的发动机就是依靠电力启动机启动的。

话不多说,上图。上面就是波音787的GEnx发动机(左)和波音737NG的CFM56-7发动机(右)的大小对比,这俩发动机不光是体型、马力天差地别,GEnx这么大个的噪音水平还比CFM-56要低得多,如果说波音737发动机的噪音水平算是“嘈杂”的话,787发动机工作时都可以说是“静音”了。

当然我们上面所说的都是一切正常状态下的启动过程,而电子和机械设备,谁又能保证没个故障呢?当APU出现故障后,飞机发动机怎么启动呢?这时候就需要用到地面电源/气源车了,通过这些地面设备为飞机发动机的启动提供电气,那么上图中那辆黄色的小车就是美国A-12高空侦察机的地面启动车,民用客机的地面辅助车俩和这个差不多。

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飞机的发动机不管在哪里,都是与空气相互作用,将空气向后推出,同时获得空气向前的反作用力,空气的反作用力使飞机向前运动。

飞机在向前运动的过程中,机翼划开空气,以飞机为参照物,相当于空气从机翼上下绕过。因为机翼是上凸下平(或微凹)的,这样,从机翼上部绕过的空气比从下部绕过的空气通过的路程要远,因此机翼上部空气的流速大于下部空气的流速。根据伯努利原理,流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。这样,机翼上方的空气的压强小于下方空气的压强,这个压强差就是机翼获得了升力。当升力跟飞机受到的重力平衡时,飞机就可以翱翔蓝天了。

大家知道,飞机的机翼就是根据鸟类的翅膀设计的。但有些鸟类更神奇,有人曾拍摄到一种灰鹅,正常飞行时与其他鸟类也没有什么特别的地方。当飞行过程中遇到强风时,其特殊的能力就表现出来了。头部保持正常的飞行姿态,而身体翻转180°,就使翅膀呈上凹下凸的状态,致使受到的空气的压力差方向向下,灰鹅就可以快速下降到安全的高度。

有一种深水飞机的机翼就类似于翻转的鸟翼,当深水飞机在水中航行时,机翼受到水的压力差方向向下,飞机就会下沉。需要上浮时,就通过改变襟翼的形状,使受到的压力差方向上。

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飞机发动机,无论是涡喷发动机还是涡扇发动机,亦或者涡桨发动机,还是更老式的活塞式发动机,只要是固定翼飞机,并且采用常规滑跑起飞方式,那么其起飞原理就一定是遵循下面的原理。

1、发动机产生的是推力,推着飞机向前跑而加速;

2、飞机向前跑的过程中,流过飞机机翼上下表面的气流依据伯努利方程就会产生压力差,这个压力差的方向正好是向上的,并且随着速度的加快,这个压力差也在快速增加;

3、当这个压力差增加到一定值时,正好等于了重力,那么飞机就可以离地了。

以上就是固定翼常规起降飞机的飞行原理。

发动机不直接产生升力,升力由机翼直接产生。但是没有发动机的推力,机翼也无法产生升力。


OK,关于问题就回答到这里吧。??

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利用APU啊!

但是如果这样回答就有点敷衍大家了。W君不是这样的人!W君喜欢刨根问底的。所以APU并不是最终的答案。

的确很多的飞机在启动的时候先要打开APU,但是并不证明APU是发动引擎使用的。

是不是有点矛盾?W君也这么认为。

APU的名字叫做辅助动力单元,一般的情况下是一台小型的燃气轮机。

这台小型的燃气轮机并不提供推力而是带动发电机和空气压缩机。

APU产生的压缩空气被储存在飞机的气瓶内,通过管道引向飞机发动机,在需要的时候释放压缩空气推动引擎叶片转动来启动引擎。


但这个原理并不是飞机引擎启动的全部方法。

例如图中的这架B-52轰炸机:

地勤人员正在用一个压缩空气管子在吹动发动机叶片,这也是一种吹气启动方式,其启动飞机的压缩空气来源并不来自APU,而是来自于地面上的压缩空气车(启动车)。


见过这种打霰弹的左轮大喷子吗?

这个其实也是一种启动飞机发动机的装置。

这个装置叫做科夫曼启动器,没错,就是利用子弹里火药气体来启动发动机的。

这种启动弹是空包弹,在激发的时候产生大量火药气体,火药气体推动活塞带动发动机转动。

虽然科夫曼启动器历史悠久,但这是一个十分方便的启动方法,包括F-22内的很多战机其实都是使用科夫曼启动器的。看图:

如果这个角度看不清,那么咱们换个角度再看:


当然了,还有其他很多的启动方法,甚至可以手摇动启动航空发动机。

在相对特殊的情况下,发动机是可以靠边上的齿孔通过摇杆来启动起来的。

和下面的方式差不多


甚至早期的螺旋桨发动机连摇把都省了,直接拨动螺旋桨。

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对于固定翼的飞机,都是靠发动机向后喷气,依靠反作用力,带动飞机向前滑行,当达到一定的速度时,由于机翼下方是平的,上方是圆弧的,气流就会在机翼的上方形成一个真空,而机翼下方的气压会增高,形成向上的举力,于是飞机就飞上去了。当然我这里面说的只是一个简单的原理,真正飞机在起飞过程中还是很复杂的,还需要调解一些其他的东西,在这里就不详细介绍了。

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1用气压,2电动,现在电启动太少了,大多都是高压气体带动的,这里指的是涡轮发动机。

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像客机和运输机飞动机都在翅膀下面.

  • 而这些飞机都装了涡轮喷气发动机.又叫涡喷发动机.
发动机由进气道.压气机.燃烧室组成.军用飞机还有涡轮加力燃烧室.

  1. 发动机首先进气道吸入空气.因进气道必需控制在合适范围.压气机用于提高吸入的空气压力.压气机主要为扇叶形式叶片转动.对气流做功.使气流压力温度升高.随后高压气流进入燃烧室.燃烧室的燃油喷管射出油料.与室气混合后点火产生高温高压.燃气向后排出.
由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上.因此也驱动压气机旋转.从而反复压缩吸入空气.从高温涡轮中流出的高温高压燃气在尾喷管中继续膨胀.以高速从尾部口向后排出.这速度比气流进入发动机的速度大得多.从而产生对发动机的作用推力驱使飞机向前.

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飞机的飞行理论,由《空气动力学》和《飞行力学》两门课支撑。

简单说,大气中的飞行器都是由发动机所产生的拉力或推力与大气相作用而保持在空中的运行姿态。从原理上讲,飞行器的飞行原理可以归为两类:一类是靠旋翼产生升力和平移力的直升机、另一类是靠发动机的拉力或推力使飞机移动并靠机翼产生升力的飞机。

我只能讲这么多了,想了解更多飞机是如何飞行的知识,请参考我上面提到的两本书。

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空气动力学。简单说,就是飞机翅膀的形状,当速度起来后,气流向下压产生升力……这个你最好去看一下动画演示,其实只要速度够快,飞起来不难。

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发动机尾喷管是推力出口 前进气道起到空气流动 存在等效的拉力 飞机是靠空气流过涵洞发动机 拉着前进的