楊國(guó)柱

標(biāo)幟著飛機(jī)發(fā)展的主要指標(biāo)是速度和高度。在1945年以前的飛機(jī)，就是速度最快的殲擊機(jī)，飛行速度也很少有超過(guò)700公里/小時(shí)的，飛行高度也沒(méi)有能超過(guò)一萬(wàn)公尺的。但是今天的旅客機(jī)，像蘇聯(lián)的ТУ－104客機(jī)飛行速度每小時(shí)就有一千公里，而且飛行在一萬(wàn)公尺高空的時(shí)候，旅客就像在家中的客廳內(nèi)一樣舒適。目前高速的飛機(jī)不但超過(guò)了音速，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)音速幾倍。

飛機(jī)的速度為甚么有這樣大的進(jìn)展呢？我們都知道1945年以前的飛機(jī)上都裝的是帶有螺旋槳的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，而今天的快速飛機(jī)上大都裝的是渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的地位很重要，由于發(fā)動(dòng)機(jī)性能直接影響著飛機(jī)的飛行性能，所以有人說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”。

但是發(fā)動(dòng)機(jī)怎樣和飛機(jī)聯(lián)接呢？發(fā)動(dòng)機(jī)工作需要的燃料由那兒供給呢？發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)需要的空氣由那兒來(lái)呢？燃燒過(guò)的廢氣由那兒排走呢？發(fā)動(dòng)機(jī)怎樣潤(rùn)滑和冷卻呢？發(fā)動(dòng)機(jī)怎樣操縱改變功率和推力的大小呢？這些都是由飛機(jī)的動(dòng)力裝置來(lái)完成的。

飛機(jī)動(dòng)力裝置的質(zhì)量，不僅決定了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在各種飛行狀況下的性能，而且對(duì)它的工作可靠性也有著很大的影響。如果說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”。那么動(dòng)力裝置就是“心臟”的血管和神經(jīng)系統(tǒng)，它們保證著“心臟”正常和有秩序的工作。由此可以看出研究這門(mén)科學(xué)的重要性，以及它本身發(fā)展的高度技術(shù)要求。

作為單獨(dú)一門(mén)科學(xué)，飛機(jī)動(dòng)力裝置僅包括下列范圍：發(fā)動(dòng)機(jī)架，散熱系統(tǒng)，燃料及滑油系統(tǒng)，進(jìn)氣排氣系統(tǒng)，動(dòng)力操縱系統(tǒng)；而發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳組本身不包括于內(nèi)。它的總功用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)有效而可靠地工作。下面讓我們分別介紹一下動(dòng)力裝置各部分的功用。

發(fā)動(dòng)機(jī)固定裝置

為了把發(fā)動(dòng)機(jī)固定到飛機(jī)上，往往采用發(fā)動(dòng)機(jī)架，有時(shí)也采用其它型式的聯(lián)接接頭。發(fā)動(dòng)機(jī)架必須堅(jiān)固，能夠承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的載荷，如螺旋槳拉力(或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力)、扭矩，由于作特技飛行時(shí)產(chǎn)生的慣性力。發(fā)動(dòng)機(jī)架的種類(lèi)很多，按發(fā)動(dòng)機(jī)型式分有兩種：活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)架，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)架。

活塞式星型發(fā)動(dòng)機(jī)架(見(jiàn)圖1)大都由一個(gè)圓形架圈和八根撐桿組成。架圈上帶有橡皮減震器的接頭，與發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣相聯(lián)接。撐桿有四個(gè)聯(lián)接點(diǎn)與飛機(jī)相互固定。發(fā)動(dòng)機(jī)架材料都用高強(qiáng)度的合金鋼管(鉻錳矽鋼)焊接而成。這種活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)架上都采用橡皮減震器，主要為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)傳到飛機(jī)上去。

圖1活塞式星型發(fā)動(dòng)機(jī)架

1—帶減震器的上接頭；2—帶減震器的下接頭；3—連接發(fā)動(dòng)機(jī)到發(fā)動(dòng)機(jī)架的襯套；4一間隔圓盤(pán)；5—貼有硫化橡皮墊圈的墊圈；6一間隔襯套；7—襯套；8—旋緊螺帽；9—叉形螺栓；10—連接發(fā)動(dòng)機(jī)的螺栓；11—間隔襯套；12—橡皮襯套。

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)架：噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)固定方法與活塞式不同，這是由于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造特點(diǎn)造成的。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，受熱而膨脹的變形較大。發(fā)動(dòng)機(jī)固定方式，應(yīng)嚴(yán)格的避免發(fā)動(dòng)機(jī)架因發(fā)動(dòng)機(jī)受熱變形而使飛機(jī)結(jié)構(gòu)承受載荷。由于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)平衡較好，振動(dòng)較小，因此發(fā)動(dòng)機(jī)架上可不采用減震器。

發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱系統(tǒng)

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料燃燒后的熱量，只有很小的一部分變?yōu)橛杏媚芰?約25%)，其余大部分隨排出的廢氣而損失(約40%，叫排氣損失)，一部分因零件磨擦而消耗(約5%，機(jī)械損耗)，一部分由氣缸散失(約30%，氣缸散熱)。如果氣缸散失和機(jī)械摩擦熱量不能由特別設(shè)備散走，那么發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)達(dá)到高溫而毀壞。所以任何飛機(jī)上都有散熱系統(tǒng)，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)上各機(jī)件材料都在一定的容許溫度范圍內(nèi)工作。

現(xiàn)代常用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)大都是氣冷式的星型發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)采用空氣散熱。為了減少飛機(jī)的阻力，控制發(fā)動(dòng)機(jī)散熱所需的空氣流量，采用了發(fā)動(dòng)機(jī)罩(見(jiàn)圖2)，折流片和魚(yú)鱗板等。發(fā)動(dòng)機(jī)罩可以使流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)附近的氣流改善，因而可以使發(fā)動(dòng)機(jī)阻力減小。魚(yú)鱗板的作用是用來(lái)調(diào)節(jié)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量，當(dāng)飛機(jī)爬升需要大量空氣冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，可以打開(kāi)出氣口處魚(yú)鱗板，使空氣流量增大。雙排式多排星型發(fā)動(dòng)機(jī)，由于前排氣缸遮蔽使后排氣缸不容易得到較好的冷卻效果。因此在發(fā)動(dòng)機(jī)上氣缸周?chē)b有折流片，以便使空氣可以由前排有次序的導(dǎo)向后排，使前后排氣缸都能充分冷卻。

圖2氣冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩和魚(yú)鱗板工作情況(a)及折流片的工作情況(6)

渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱方式都是用空氣冷卻的。散熱的空氣由機(jī)身或發(fā)動(dòng)短艙上特設(shè)的進(jìn)氣口進(jìn)入散熱通道，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)周?chē)缓笈懦?。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的溫度很高，如果散熱的空氣中帶有燃料蒸汽，便很容易引起火災(zāi)，所以有的散熱通道用隔板分開(kāi)。

滑油系統(tǒng)

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)減少摩擦，就需要使用潤(rùn)滑油料。送到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件上的滑油，不僅減少摩擦阻力，而且還對(duì)這些機(jī)件起散熱作用。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)件潤(rùn)滑，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部有著特殊的滑油通路。這種在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的滑油系統(tǒng)叫作“內(nèi)部滑油系統(tǒng)”(這種系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造中專(zhuān)門(mén)討論)。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)有一定的滑油儲(chǔ)備量，清除滑油中機(jī)械混雜物，氣泡，散走滑油中的熱量，在飛機(jī)上裝有“飛機(jī)滑油系統(tǒng)”或“外部滑油系統(tǒng)”。

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)所用滑油比活塞式少得多，所以噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)大部分是采用“內(nèi)部滑油系統(tǒng)”。

典型的滑油系統(tǒng)如圖3，其中包括滑油箱，滑油濾，滑油泵，油氣分離器及滑油散熱器等?；妥杂拖淞鹘?jīng)油泵到發(fā)動(dòng)機(jī)中。工作后的滑油自發(fā)動(dòng)機(jī)集油池中引出，經(jīng)回油泵、油濾送到滑油散熱器中。散熱后滑油流入油箱。在油箱中設(shè)有專(zhuān)門(mén)的油氣分離器，把滑油中的氣泡分離出來(lái)。

圖3典型的滑油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)的功用是為了保證在一切高度情況下，向發(fā)動(dòng)機(jī)供給足夠數(shù)量和壓力的燃料。

典型的燃油系統(tǒng)如圖4所示。燃料自具有加油口(2)的油箱(1)進(jìn)入接管咀(3)，流至多路開(kāi)關(guān)(4)，這是分配開(kāi)關(guān)同時(shí)又是防火開(kāi)關(guān)。利用這個(gè)開(kāi)關(guān)，駕駛員可以控制油箱的供油次序，也可以在取下油濾(5)時(shí)作為閉塞開(kāi)關(guān)，防止油箱中燃油漏掉。然后燃油經(jīng)過(guò)油濾(5)，上面裝有放油開(kāi)關(guān)(6)，再沿導(dǎo)管通至油泵(7)。油泵前單向活門(mén)(8)，是為了防止燃料反向流動(dòng)。

圖4發(fā)動(dòng)機(jī)的典型燃油系統(tǒng)

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)的燃料系統(tǒng)與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不同之處，主要是在于飛機(jī)內(nèi)部裝有大量的燃料。這是由于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)燃料消耗量很大，因此噴氣式飛機(jī)燃料系統(tǒng)有較大的截面的導(dǎo)管等附件。

進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)

無(wú)論是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)或噴氣式飛機(jī)的動(dòng)力裝置，都必須要不斷的吸入進(jìn)行燃燒所必需的空氣，還需要將燃燒的廢氣排出。因此飛機(jī)上都有進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)。

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道大都裝在發(fā)動(dòng)機(jī)罩外或機(jī)翼前緣的翼根處。進(jìn)氣口都是迎風(fēng)開(kāi)的，以便利用沖壓，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力。

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的空氣比活塞式大得多，約為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)15～20倍，所以對(duì)裝有渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)的進(jìn)氣道設(shè)計(jì)應(yīng)給予特別注意，以便使氣流內(nèi)部損失最小。圖5中表示了幾種不同形式進(jìn)氣道在飛機(jī)上的安排。由迎面進(jìn)氣的有Ⅰ、Ⅴ、由兩側(cè)進(jìn)氣的有Ⅱ、Ⅳ。

圖5噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣由排氣管中排出，排氣管有用連接幾個(gè)排氣歧管的集氣式，也有用單獨(dú)的管道排氣的。

渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是用排氣管來(lái)作為反作用氣流的出口，它不應(yīng)當(dāng)使推力減少，也不應(yīng)引起結(jié)構(gòu)過(guò)熱。

為了減低排氣管重量，簡(jiǎn)化固定方法，最好把排氣管作得短一些。有時(shí)為了縮短長(zhǎng)度，采用分叉式排氣管，出口在機(jī)身兩側(cè)(圖6)。

圖6噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管

動(dòng)力操縱系統(tǒng)：為了控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)，螺旋槳，混合比，加溫器，選擇開(kāi)關(guān)等，飛機(jī)上裝有專(zhuān)門(mén)的操縱臺(tái)，用來(lái)操縱發(fā)動(dòng)機(jī)，使它正常工作，改變功率或推力，它的裝置情況如圖7所示。

圖7動(dòng)力操縱系統(tǒng)操縱臺(tái)