涡轮螺旋浆发动机论文开题报告

一般来说，现代不加力涡轮风扇发动机的涵道比是有着不断加大的趋势的。因为对于涡轮风扇发动机来说，若飞行速度一定，要提高飞机的推进效率，也就是要降低排气速度和飞行速度的差值，需要加大涵道比；而同时随着发动机材料和结构工艺的提高，许用的涡轮前温度也不断提高，这也要求相应地增大涵道比。对于一架低速（500～600km/h）的飞机来说，在一定的涡轮前温度下，其适当的涵道比应为50以上，这显然是发动机的结构所无法承受的。 为了提高效率，人们索性便抛去了风扇的外涵壳体，用螺旋桨代替了风扇，便形成了涡轮螺旋桨发动机，简称涡桨发动机。涡轮螺旋桨发动机由螺旋桨和燃气发生器组成，螺旋桨由涡轮带动。由于螺旋桨的直径较大，转速要远比涡轮低，只有大约1000转/分，为使涡轮和螺旋桨都工作在正常的范围内，需要在它们之间安装一个减速器，将涡轮转速降至十分之一左右后，才可驱动螺旋桨。这种减速器的负荷重，结构复杂，制造成本高，它的重量一般相当于压气机和涡轮的总重，作为发动机整体的一个部件，减速器在设计、制造和试验中占有相当重要的地位。 涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨后的空气流就相当于涡轮风扇发动机的外涵道，由于螺旋桨的直径比发动机大很多，气流量也远大于内涵道，因此这种发动机实际上相当于一台超大涵道比的涡轮风扇发动机。 尽管工作原理近似，但涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机在产生动力方面却有着很大的不同，涡轮螺旋桨发动机的主要功率输出方式为螺旋桨的轴功率，而尾喷管喷出的燃气推力极小，只占总推力的5%左右，为了驱动大功率的螺旋桨，涡轮级数也比涡轮风扇发动机要多，一般为2～6级。 同活塞式发动机＋螺旋桨相比，涡轮螺旋桨发动机有很多优点。首先，它的功率大，功重比（功率/重量）也大，最大功率可超过10000马力，功重比为4以上；而活塞式发动机最大不过三四千马力，功重比2左右。其次，由于减少了运动部件，尤其是没有做往复运动的活塞，涡轮螺旋桨发动机运转稳定性好，噪音小，工作寿命长，维修费用也较低。而且，由于核心部分采用燃气发生器，涡轮螺旋桨发动机的适用高度和速度范围都要比活塞式发动机高很多。在耗油率方面，二者相差不多，但涡轮螺旋桨发动机所使用的煤油要比活塞式发动机的汽油便宜。 由于涵道比大，涡轮螺旋桨发动机在低速下效率要高于涡轮风扇发动机，但受到螺旋桨效率的影响，它的适用速度不能太高，一般要小于900km/h。目前在中低速飞机或对低速性能有严格要求的巡逻、反潜或灭火等类型飞机中的到广泛应用。 涡轮喷气发动机的优缺点： 这类发动机具有加速快、设计简便等优点，是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力，则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度增加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发动机油耗大，对于商业民航机来说是个致命弱点。

机（Aircraft，plane，aeroplane, airplane, aeronef, aeroplane, flying machine）， 指具有机翼和一具或多具发动机，靠自身动力能在大气中飞行的重于空气的航空器。 飞机具有两个最基本的特征：其一是它自身的密度比空气大，并且它是由动力驱动前进；其二是飞机有固定的机翼，机翼提供升力使飞机翱翔于天空。不具备以上特征者不能称之为飞机，这两条缺一不可。譬如：一个飞行器它的密度小于空气，那它就是气球或飞艇；如果没有动力装置、只能在空中滑翔，则被称为滑翔机；飞行器的机翼如果不固定，靠机翼旋转产生升力，就是直升机或旋翼机。因此飞机的精确定义就是：飞机是有动力驱动的有固定机翼的而且重于空气的航空器。 为了使读者头脑中对飞机有更明确的认识，我在这里澄清几个容易混淆的名词。在有些报刊上可见到“固定翼航空器”、 “固定翼飞机”等说法，实际上所指的都是飞机。但是这些名词都不是准确的说法。因为“固定翼航空器”包括飞机和滑翔机，而“固定翼飞机”则是一个重复的称呼，因为“飞机”就已经包含了固定翼的内容。更常听到很多人说“直升飞机”，这也很不妥当，因为直升机是使用旋翼提供升力的，它和飞机属于完全不同的航空器类型。[编辑本段]分类 飞机不仅广泛应用与民用运输和科学研究，还是现代军事里的重要武器，所以又分为民用飞机和军用飞机。 民用飞机除客机和运输机以外还有农业机、森林防护机、航测机、医疗救护机、游览机、公务机、体育机，试验研究机、气象机、特技表演机、执法机等。 飞机还可按组成部件的外形、数目和相对位置进行分类。按机翼的数目，可分为单翼机、双翼机和多翼机。按机翼相对于机身的位置，可分为下单翼、中单翼和上单翼飞机。按机翼平面形状，可分为平直翼飞机、后掠翼飞机、 前掠翼飞机和三角翼飞机。按水平尾翼的位置和有无水平尾翼，可分为正常布局飞机（水平尾翼在机翼之后）、鸭式飞机（前机身装有小翼面）和无尾飞机（没有水平尾翼）；正常布局飞机有单垂尾、双垂尾、多垂尾和V型尾翼等型式。按用途可分为战斗机、轰炸机、攻击机、拦截机。按推进装置的类型，可分为螺旋桨飞机和喷气式飞机；按发动机的类型，可分为活塞式飞机、涡轮螺旋桨式飞机和喷气式飞机；按发动机的数目，可分为单发飞机、双发飞机和多发飞机。按起落装置的型式，可分为陆上飞机、水上飞机和水陆两用飞机。还可按飞机的飞行性能进行分类：按飞机的飞行速度，可分为亚音速飞机、超音速飞机和高超音速飞机。按飞机的航程，可分为近程飞机、中程飞机和远程飞机。[编辑本段]主要型号 波音737系列飞机是美国波音公司生产的一种中短程双发喷气式客机，被称为世界航空史上最成功的民航客机。主要针对中短程航线的需要，具有可靠、简捷，且极具运营和维护成本经济性的特点。波音737销路长久不衰，波音737成为民航历史上最成功的窄体民航客机系列。根据项目启动时间和技术先进程度分为传统型737和新一代737。传统型737包括737-100/-200，737-300/-400/-500，新一代737包括737-600/-700/-800/-900。传统型737已经停产。波音737计划在1964年展开，采用波音707/727的机头和机身横截面。机身可以容纳一排6个座位。737-100最初的设想是一种只有65到80个座位的小容量短途客机。但是在启动客户——德国汉莎航空公司的坚持下，最后737-100的设计容量被提升到100座级。1967年4月9日原型机首次试飞，1967年12月15日获美国联邦航空局型号合格证，第一架737-100飞机于1967年12月28日交付给德国汉莎航空公司。737-100在市场上并不算受欢迎，只生产了三十架。波音公司于1967年推出了机身延长的型号737-200，以配合美国市场的需要。737-200系列在市场上大受欢迎，总产量达到1114架，直到1988年才停止生产。波音公司在1981年决定继续设计737系列改进型号，737-300于1984年推出，比737-200略长，应用了波音757与767的现代化驾驶舱设计，机舱设计则来源自波音757，座位数102-145。737-400为737-300的加长型号，载客量为150-180人。737-500为737-300的缩短型号，续航距离较长，座位数104-132。此系列波音737已于2000年停产。波音公司为应付空中客车公司空中客车A320的竞争，1993年启动新一代737项目（最初称737-NG，NG是「Next Generation」的缩写，意指「次世代」之意），1998年正式投入使用。1993年11月，波音启动 波音737-700项目，737-700为基础型号，直接取代737-300。当时启动用户美国西南航空公司订购了63架飞机。首架飞机于1997年12月投入运营。 1994年9月5日，波音737-800项目启动，737-800是737-700的机身加长型号，直接取代737-400。首架飞机于1998年春天交付。 1995年3月15日，斯堪的纳维亚航空公司（SAS）订购了35架飞机，成为了波音737-600的启动用户。737-600为737-700的缩短型号。首架波音737-600于1998年交付。 1997年11月10日，波音737-900项目启动。737-900为新一代737机身最长的型号。2001年初开始交付。波音737系列的所有机型已获得7000多份订单，在民用航空史上，其他任何机型都未曾在销量方面获得如此巨大的成功，比主要竞争对手空中客车公司成立30年以来全部产品系列所得到的订单还要多。 世界上任何时候天空中都有近1000架737在飞翔。波音747飞机是美国波音公司研制、生产的四发(动机)远程宽机身民用运输机。是全球首架宽体喷气式客机。是一种研制与销售都很成功的民航客机。1965年8月开始研制，1969年2月原型机试飞，1970年1月首架 波音747交付给泛美航空公司投入航线运营，开创了宽体客机航线服务的新纪元。双层客舱及独特外形成为最易辨认的民航客机。自波音747飞机投入运营以来，一直是全球最大的民航机，一直垄断着大型运输机的市场，这种情况直到竞争对手空中客车A380大型客机的出现。1990年5月起,除波音747-400型外,其他型号均已停产。波音787梦想飞机（Dreamliner）是波音民用飞机集团正在研制生产中的中型双发（动机）宽体中远程运输机，是波音公司1990年启动波音777计划后14年来推出的首款全新机型。波音787系列属于200座至300座级飞机，航程随具体型号不同可覆盖6500至16000公里。波音强调787的特点是大量采用复合材料，低燃料消耗、高巡航速度、高效益及舒适的客舱环境，可实现更多的点对点不经停直飞航线。2004年4月，随着全日空确认订购50架波音787飞机，该项目正式启动。波音787预计于2006年开始生产，在2007年进行首飞和测试，并在2008年获得认证、交货并开始投入运营。 空中客车A320系列飞机是欧洲空中客车工业公司研制生产的单通道双发中短程150座级运输机。空中客车公司在其研制的A300/310宽体客机获得市场肯定，打破美国垄断客机市场的局面后，决定研制与波音737系列和麦道MD-80系列进行竞争的机型，旨在满足航空公司低成本运营中短程航线的需求，航空公司希望飞机能优化客舱布局、行李和货运装卸更方便、操作极具灵活性。A320系列是一种创新的飞机，为单过道飞机建立了一个新的标准。A320系列飞机在设计上通过提高客舱适应性和舒适性，以及采用当前单通道飞机可用的最现代化的电传操纵技术。A320项目1982年3月正式启动，1987年2月22日首飞，1988年2月获适航证并交付使用。最初的法国航空的A320在航空展上坠毁，3名机组成员死亡，事故是由于飞行员对新型电传操纵系统操作不当引起的，调查显示还有大量未解决的问题，但是随着飞机技术的成熟完善，那次事故的影响慢慢消退，不再会影响其优良的声誉了。A320系列飞机包括A318、A319、A320和A321在内组成了单通道飞机系列。为运营商提供了100至220座级飞机中最大的共通性和经济性。A320飞机自1988年4月投入运营以来，迅速在中短程航线上设立了舒适性和经济性的行业标准。A320系列的成功也奠定了空中客车公司在民航客机市场中的地位。空中客车A340是一种由空中客车公司制造的四发动机远程双过道宽体商用客机，设计上类似于双发空中客车A330，但是装备多了2台发动机，达到4台。A340最初设计目的是要与波音747竞争，后来则是要与波音777竞争远程与超远程的飞机市场。1987年4月欧洲空中客车工业公司决定A330和A340两个型号作为一个计划同时上马。其概念为：一个基本的机身有相同的机体横截面，以2台或4台发动机作为动力装置，可以提供6种不同的构型覆盖从250座至475座从地区航线到超远程航线，提高通用性。双发的A330在地区航线到双发延程飞行的延程航线均可带来最收益且低运营成本，而四发的A340在远程和超远程航线上提供多种功能。A340在1988年开始研发，采用的先进材料、系统和航空电子设备使空中客车公司保持了技术和创新性方面的领先地位。这两种机型也保留了空中客车A300/A310系列机型的机身截面设计。同时借鉴空中客车A320其先进的航空电子技术。设计A340时，与双发动机的A330一同开发。A330和A340两种机型有很大的共同性，有85％的零部件可以互相通用，采用相似的机身结构，只是长度不同，驾驶舱、机翼、尾翼、起落架及各种系统都相同，这样可以降低研制费用。A330和A340两个型号的研制费共计25亿美元（1986年币值）。A340-500和A340-600飞机是现役的航程最远的客机。A340-300增强型飞机也具有这些特点。此外，A340-300增强型飞机还从发动机维护成本降低中受益。CFM56-5C/P发动机提高了燃油效率，同时还满足未来的噪音和排放要求。A340系列飞机通过技术削减飞机维护成本，降低了飞机的重量并减少了燃油成本。2006年1月，空中客车宣布开发A340E（Enhanced）。空中客车宣称，A340E的燃料消耗，会比早期的A340有所改善，以便更有效地与波音777竞争。空中客车公司A340系列飞机的优势并不仅限于降低了维护和燃油成本。除得益于空中客车公司独特的运营共通性好处外（将飞行员及维护人员的培训时间和成本降至最低），该飞机配备四台发动机的布局可使航空公司有能力灵活制定远程和超远程航线计划。A340作为一款四发远程飞机不受双发延程飞行（ETOPS）的限制，以补充已有的飞机系列，包括当时最新的宽体远程飞机－－波音767，由于必须尽可能靠近紧急转飞用机场，以应付其中一具发动机故障时的情况；四发动机的波音747则没有类似的问题。空中客车将A340设计成四发动机飞机，就是为了研发一款不受ETOPS限制的新一代飞机。1990年代，空中客车相信四发动机飞机，具有较大的安全程度，在有一具发动机故障的情况下，会比双发动机的波音777更为优越。配备四台发动机还可使A340飞机不受海洋、山区、沙漠和极地等极端偏远地区地形的影响，而双发延程飞行（ETOPS）限制却制约着双发飞机远程航线的运营。（由于A340并不受ETOPS约束，维珍航空在宣传其A340机队时，曾用一句口号“4 Engines 4 Long Haul”）由于波音777远程型号的出现，随着燃油价格上升，双发动机无论在营运成本与经济性方面，均比四发动机的A340为优，与波音777相比，A340是四台发动机，越洋飞机可靠性较好，但发动机性能日益提高，已无明显优越性。由于新型发动机的故障率极低（这可以从双发动机飞机的ETOPS认证看到），再加上更高的动力输出，除非是超大型飞机，例如A380或者是波音747，否则四发动机好像并无必要。航空公司开始倾向波音777。波音777的销售向好，而A340的订单就逐年下降。另外，A340载客量较少，适宜远程客运量少的航线。 空中客车A380是欧洲空中客车工业公司研制生产的四发远程550座级超大型宽体客机，投产时也是全球载客量最大的客机。A380为全机身长度双层客舱四引擎客机，采用最高密度座位安排时可承载850名乘客，在典型三舱等配置(头等-商务-经济舱)下也可承载555名乘客。A380于2005年4月27日首飞成功，并于同年的11月11日，首次跨洲试飞抵达亚洲的新加坡。现时全球有十多家航空公司订购A380。该型号的原型机于2004年中首次亮相，至2005年1月18日，空中客车于图卢兹厂房为首架A380举行出厂典礼，序号为001，登记号码为F-WWOW。2000年推出的这款飞机被空中客车公司视为 21 世纪的“旗舰”产品。原计划定于2006年正式交付投入运营。空中客车A380优势所在，首先在单机旅客运力上有无可匹敌的优势，在飞行员改装成本上也较其他机型要低，且时间更短。一直以来，大型远程民用运输机市场被波音公司的B747系列所垄断，空中客车在其他机型上都有与波音公司竞争的机型，但只有在这个市场上一直是一个空白，虽然空中客车公司推出了A340，但仍然不能撼动波音747在这个机型上的绝对优势，空中客车公司开发了500-800座级大型民航运输机A380，意在抢夺由波音747把持的大型客机市场，最初该计划被称为“A3XX”。这个耗资百亿美元的计划提出了对未来民用航空发展的推断：未来世界民航运输机发展将继续向大型化发展，并以此提出了“枢纽辐射”的理念，即旅客通过支线航班汇聚到干线机场，再由大型运输机运送到另一干线机场，最后再乘坐支线客机到达目的地。二十世纪九十年代空客公司宣布了其A380超大型运输机计划。空客认为，改善21世纪空中交通拥挤的最好办法是增加运力；空客推出A380超大型运输机计划项目曾引起不少人担忧，空客则认为大型客机市场还是一块无人争斗的黄金宝地，对市场前景十分乐观，同时为了完善空客的民机系列，占据更有利的位置与波音竞争，值得冒着巨大的商业风险发起A380计划。A380在投入服务后，打破波音747在远程超大型宽体客机领域统领35年的纪录，A380的出现结束了波音747在大型运输机市场30年的垄断地位。成为世上载客量最大的民用飞机，不过载重量最大的民用飞机仍是苏制的An-225梦想式运输机。[编辑本段]结构 大多数飞机由五个主要部分组成：机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。 机翼 机翼的主要功用是为飞机提供升力，以支持飞机在空中飞行，也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转；放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外，机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。机翼有各种形状，数目也有不同。在航空技术不发达的早期为了提供更大的升力，飞机以双翼机甚至多翼机为主，但现代飞机一般是单翼机。 机身 机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。但是飞翼是将机身隐藏在机翼内的。 尾翼 尾翼包括水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成（某些型号的民用机和军用机整个平尾都是可动的控制面，没有专门的升降舵）。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转，以及保证飞机能平稳地飞行。 起落装置 起落装置又称起落架，是用来支撑飞机并使它能在地面和其他水平面起落和停放。陆上飞机的起落装置，一般由减震支柱和机轮组成，此外还有专供水上飞机起降的带有浮筒装置的起落架和雪地起飞用的滑橇式起落架。它是用于起飞与着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑飞机。 动力装置 动力装置主要用来产生拉力或推力，使飞机前进。其次还可以为飞机上的用电设备提供电力，为空调设备等用气设备提供气源。 现代飞机的动力装置主要包括涡轮发动机和活塞发动机两种，应用较广泛的动力装置有四种：航空活塞式发动机加螺旋桨推进器；涡轮喷射发动机；涡轮螺旋桨发动机；涡轮风扇发动机。随着航空技术的发展，火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机等，也有可能会逐渐被采用。动力装置除发动机外，还包括一系列保证发动机正常工作的系统，如燃油供应系统等。 飞机除了上述五个主要部分之外，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。[编辑本段]操纵装置 现代飞机驾驶舱内可供驾驶员使用的飞行操纵装置通常包括： 主操纵装置：驾驶杆或驾驶盘和方向舵脚蹬。在某些采用电传操纵系统的飞机上，驾驶杆或驾驶盘已经被简化成位于驾驶员侧方的操纵杆。 辅助操纵装置：襟翼手柄、配平按钮、减速板手柄。 随着电子技术的发展，飞行操纵装置的形式也发生了根本性的变化。在大型飞机中，传统的机械式操纵系统已逐渐地被更为先进的电传操纵系统所取代，计算机系统全面介入飞行操纵系统，驾驶员的操作已不再像是直接操纵飞机动作，而更像是给飞机下达运动指令。由于某些采用电传操纵系统的飞机取消了原有的驾驶杆或驾驶盘等装置而改为侧杆操纵，驾驶舱的空间显得比以往更加宽松，所以有些驾驶员称此类驾驶舱为“飞行办公室”。[编辑本段]特点

涡轮轴是驱动直升飞机用的，使用涡轮式发动机驱动转轴，进而推动螺旋桨，涡轮螺桨发动机是使用涡轮式动机，推动螺旋桨产生动力

是一种通常用于飞机上的燃气涡轮发动机（gas turbine engine）。涡桨发动机的驱动原理大致上与使用活塞发动机作为动力来源的传统螺旋桨飞机雷同，是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力。其与活塞式螺桨机主要的差异点除了驱动螺旋桨中心轴的动力来源不同外，还有就是涡桨发动机的螺旋桨通常是以恒定的速率运转，而活塞动力的螺旋桨则会依照发动机的转速不同而有转速高低的变化。