戏说发动机原理
本帖最后由 cattle_UAV 于 2012-3-25 21:34 编辑好久没来坛子了，真是抱歉。隔了这么久，总得做点什么不是。最近随意写了点东西，望大家笑纳。
第一篇-------戏说发动机
发动机，看到这个，第一感觉那可真是一个大的不得了的工程，既然是一个不得了的工程，想要说清楚，讲个明白那可得有一本牛津大字典的容量了。不过咱这不是科学普及嘛，就得篇幅少，通俗易懂点不是，这可真是一个抓耳挠腮，较劲脑汁的问题。
废话少说了，言归正传。今天就写点科学普及的故事吧！欢迎拍砖了。
既然是故事，咱就言简意赅，主要让大家有个感性的总体认识。看着有点意思呢，就接着看，看着想拍桌子了，就拍下桌子，看着枯燥了，就睡个觉，看着糊涂了尽管问。看着不耐烦了呢，也提个醒，我也好不再烦人。
（一） 发动机篇
小时候望着蓝天、白云，还有那翱翔天空的白鸽，俺就想了，什么时候俺也能上天呢？
还记得小时候玩的那个小玩具，姑且叫它愤怒的小鸟吧。“我是一只小小鸟，想要飞却飞不高啊” 这样旋转的“机翼”就成为旋翼，旋翼产生升力就是直升机可以垂直起落的基本原理，这也许就是最早的飞行模型吧！这也是人们在跳出了小鸟拍翅飞行之谜后，利用伯努利空气动力升力原理，用科学理论掀开的历史伟大一页！
曾经多才多艺的达•芬奇他老人家也设计过一个类似的飞机模型，不过还是没有超越纸上谈兵的地步。还是莱特兄弟靠谱，在历史上留下了重要一笔（据说中国的冯如也是第一个飞上蓝天的，当然了嫦娥就不说了，孰是孰非就不争了，作为中国人，反正我信了）。
飞机的发展历史就不多说了，再说就跑题了，有一千零一夜的时候再续了。
鸟儿能飞，因为她有一双翱翔的翅膀，飞机能飞，因为它有一颗强大的心脏----发动机。
现代的发动机，不管是涡轮、涡轴、还是涡扇、涡喷。其本质都是一样的，都是热力发动机。根据伟大的牛顿爵士第三定律—作用力与反作用力，还有一堆天书般的公式与经验公式，总之，经过热能与动能的转换，加热、压缩的空气就成了发动机的推进动力。
发动机发展至今，其基本组件还是那几个，就像人一样，相貌虽不同，但总归咋一看还都是有鼻子有眼的。那么发动机的相貌也不过就是那几大部件：压气机、燃烧室、涡轮等三大部分。
下图为低涵道比的发动机（一般为军用）
低压压气机（风扇）高压压气机燃烧室 高压涡轮 低压涡轮
下图为高涵道比的发动机（一般为民用客机）
风扇 低压压气机 高压压气机燃烧室高压涡轮 低压涡轮
涵道比定义：流过外涵道的空气质量流量与流过内涵道的空气质量流量之比。
下图为直升飞机的发动机（GE的T700）
看了这么几个没生机的铁疙瘩，没意思。咱也玩玩火！
下图为一发动机在不同状态下的空气流向图：
可调进气道 进口导流叶片（关闭）外涵道可调喷口
加力燃烧室喷口喉道
供氧 供油 可调喷口
发动机循环过程：
现在，发动机是油水也供了，空气也有了，火也点了，这回吃饱喝足了，你该老实工作了吧。呵呵，吃饱=工作，吃饱=工作…，周而复始，年复…”什么！要发动机年复一年工作！？老大，你还是省点心吧。”好了，让发动机持续转起来吧！
下图为一发动机的循环工作过程：
让发动机持续的工作，这可谓又是一伟大的工程，吃饱=工作，吃饱=工作，也算没有违背伟大的能量守恒定律。当然了，这个让发动机持续工作的过程，又诞生了一批伟大的科学家。发动机，热机嘛，当然是气体三大定律了：查理斯和波伊尔，还有那个谁，忘记了，真对不住他老人家，希望大家查一查，初中学的，我是还给老师了。总之，就是体积V、压强P、温度T，这三个量有一种关系（PV = KT, k为常数），是他们哥三儿发现的。用在这里，就是发动机工作循环中空气的压力和体积之积与空气的绝对温度成正比，这贯穿了发动机的整个过程，真是伟大，一定要牢记啊！于是乎，根据他们哥三儿说的，是燃烧或压缩空气来增加的能量，热能的变化总是与加入的燃气温度成正比。首先，通过辅助动力系统带动涡轮转动，涡轮又通过涡轮轴带动压气机，这样空气通过进气道进入压气机（辅助动力系统---顾名思义，就像是母亲或是老师把你领进门，也就是它开始带着你，把你“拉扯大”，等你稳定了，他就适时的脱开，放手让你前进了。等你出现问题了，熄火了或是…它又是第一出现在你面前，拉扯你继续前进，这就是辅助动力系统APU）。空气经过由若干级的静子叶片和动子构成的压气机的加工---增压（这里有个增压比），降速，调整后，进入体积一定的燃烧室进行燃烧 ，想想都知道接下来会发生什么。你说就那么一定大小的“肚子”，闷了一肚子气，还发着火，该去哪撒啊！好了，憋了这么久，这么大能量的气，朝谁发，动静应该都不会小吧！呵呵，发动机燃烧室后面是混合室和加力燃烧室（咱说带这部分的发动机），本来前面的火还没消呢，这在后面又推波助澜，又添油加醋的，这股劲儿啊，强，绝对的强！好了，这么大的气推动了后面的涡轮，涡轮呢又通过涡轮轴带动前面的压气机，继续压缩进入的空气，之后又进入燃烧室燃烧。那么…就这样周而复始的发动机开始工作了！当然了，还得管饱啊！油不够了，那可要歇菜了。那好，管你吃个够！那可不行，俺可是有“肚量”的。于是，空气在进入发动机压气机之前，还有个把门的---进口导流叶片，有了它就可以把持住你的“胃口”了。随着飞机飞行速度的提高，在一定时间内，进入进气道的空气随之增加（假定空气进入进气道的横截面不变），这样的条件下，本来就已经致密难压缩又带一定速度的空气，进入压气机就变的很难压缩，还有了这么快的空气流，会让燃烧室熄火的（和吹蜡烛是一样的）！既然那样，还是少“吃”点的好吧！于是乎，进口导流叶片就在这有了用武之地。有人想，这回可以放心的“吃”了吧！不行，还不行！吃好东西，哪那么容易啊！唉，“美味”都到“喉咙”了，还不让下咽，可真是…残忍啊！到这了，就出现了可调静子叶片，动子叶片，放气活门等等。他们就是对你的“食物”进行降速、压缩、调整了，所以说一口吃不成胖子嘛，要慢慢来，否则会喘振的，人吃饱了还会打嗝呢。当然了也有可能你吃饱了得癫痫了，乱蹦了，共振可不是一件靠谱的事，反正你碰到了还是离远着点好。紧接着低压压气机后面是高压压气机，高压压气机中有5级引气活门，9级引气活门（在转速低的时候，9级引气接通，5级引气关闭。转速高时，5级引气打开，9级关闭。5级引气和9级引气属于气源系统，通过气源总管为机翼，机舱和相关部件提供一定压强和稳定的空气），人嘛，冷了要热点，热了呢要降降温，气源系统就相当于飞机的空调了。当然，这是引气经过后面气源系统处理之后的事了，因为你们家的空调也是经过若干道手续才得到需要的靠谱的温度的。通过电热丝或气源系统可以防止飞机的进气道结冰，可以通过相关温度敏感器件感知温度，结合相关灭火设备，来对发动机进行防火。飞机这个东西，不好伺候吧！唉，苍天啊，大地啊！吃个饭，咋就这么费事啊！这简直比人的十二指肠还要复杂，高压压气机后还有叶片。呵呵，到胃口前，要畅通嘛！总不能赌在那，憋着。最后一级叶片就是捋直、矫正的作用了。接下来就是燃烧室了，不过进入燃烧室的空气分了好几部分，从漩涡叶片、扩展段、空气孔等进入燃烧室，燃烧室上有火焰筒，燃油喷嘴在漩涡叶片附近，打旋的空气将燃油打碎。好了，经过漫长的长征路后，终于可以到小屋子休息下了。燃烧室，这可不是一般的三居室，两居室啊，现在这房子盖的可高级了，那是小别墅啊。不错，现在的发动机是环形燃烧室，怎么样，不是一般的小房子吧！房子里有水有电了，一些必要的家具就不用说了，当然还有氧气了。就在这里按一定的油气比，供油，一定比例的空气进行稀释、降温、降速。大火炉嘛，火候太大了，怕胃溃疡啊，万一烧个洞出来，可就不好玩了，降降温还是有必要的。
好了，经过燃烧室这个胃口后，也吃饱了，也消化了，该干活了吧！于是，发动机将压抑不住的怒火喷向了涡轮，推动涡轮做功。消化完了，也卖力气的做功了，还是流了不少血和汗啊。做了功，通过喷口排除了废气，虽功不可没，仍需再接再厉啊！排气也不能直肠子出是吧，呵呵，这又有了可调喷口。说到这，当然了又出了一个伟大的科学家----伯努利，出现了。大家想想，从瓶口大和瓶口小的瓶子流水就知道怎么回事了。
下图是燃烧室的空气流向图：
下图是燃烧室的一种空气流分配图：
好了，整个发动机从头到尾，从口而入的吃东西到最后的…，这个我就不说了。发动机也转起来了，现在大家拍拍自己的肚子，累了也饿了吧，加点油吧！
本文参考了劳斯莱斯的发动机原理一书。
如果看完了还有那么点意思，如果需要，接下来我会继续书写我的科普故事。本文纯属个人理解，如有错误请见谅。希望多提建议。
下一篇预告：发动机控制器篇
了解一下.... 顶，学习了 若真是楼主写的，那楼主也真是太牛了 好好学习下，这是篇好文章 好文章，之前已经明白了的东西更明确了 yu_wen 发表于 2012-3-26 23:17 static/image/common/back.gif
若真是楼主写的，那楼主也真是太牛了
完全是我自己写的，我略懂一二吧，有什么问题可以多交流，谢谢！ 谢谢楼主讲课{:lol:} lixiangwen 发表于 2012-3-26 23:21 static/image/common/back.gif
好好学习下，这是篇好文章
谢谢！！ blackhorse21 发表于 2012-3-26 23:55 static/image/common/back.gif
好文章，之前已经明白了的东西更明确了
有什么问题可以互相交流了。我也是自学的。 jetaime 发表于 2012-3-27 18:03 static/image/common/back.gif
谢谢楼主讲课
不用谢！ 主要是喷气式发动机 O(∩_∩)O谢谢分享！学习! cattle_UAV 发表于 2012-3-27 18:04 static/image/common/back.gif
有什么问题可以互相交流了。我也是自学的。
呵呵，之前大二的时候迷着玩航模，后来搞电子了就没空了……现在想搞也没得时间……忙考试……呜呜% 这是篇好文章 lqsoft 发表于 2012-3-28 01:05 static/image/common/back.gif
这是篇好文章
谢谢！！希望多提建议。 稍微泛了一点，能不能再详细一点
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