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飛行員航空知識手冊 航空知識手冊全集

時間:2011-04-08 11:31來源:網絡 作者:航空 點擊:


動力裝置
飛機的發動機和螺旋槳通常稱為一個發動裝置,它們配合起來產生推力。動力裝置推動飛機,還驅動各種支持飛機運行的系統。
往復式發動機
大多數小飛機設計有往復式發動機。名字是來源于活塞的前后往復運動。就是這個運動才產生了有效的機械能量。往復式發動機的兩種常用分類方法是:
1. 根據氣缸排列和曲軸的位置關系-輻射式,直排式,V型,或者對置式
2. 根據制冷方法-液冷或者氣冷
輻射式發動機在二次世界大戰期間被廣泛應用,很多在今天還發揮作用。對于這些引擎,一排或者多拍氣缸圍繞曲軸布置。輻射式引擎的主要優勢是其良好的推重比(power-to-weight)。
直排式發動機有相對較小的最大截面,但是它們的推重比相對較低。另外,氣冷式直排發動機的最后面的氣缸受到很少的制冷氣流,因此這些發動機受限于4個或者6個氣缸。
V型發動機比直排式發動機提供了更多的馬力,仍然保留了小的最大截面。發動機設計的進一步改進導致開發出水平對置發動機。
對置式發動機是用于小型飛機上的最流行的往復式發動機。這些發動機總是有偶數個氣缸,因為曲軸箱一邊的氣缸和另一側的氣缸對立。這些發動機大多數是氣冷式的,當安裝于固定翼飛機時,通常安裝在水平位置。對置式發動機的推重比高,因為它們有相對小的輕型的曲軸箱。其次,緊湊的氣缸排列降低了發動機的最大截面,流線型安裝使氣動阻力降到最低。
往復式發動機的主要部分包括氣缸,曲軸箱,和附件殼。進氣/排氣閥,火花塞,和活塞位于氣缸內部。曲軸和曲軸連桿位于曲軸箱內部。如圖5-1,磁電機通常位于發動機附件殼內部。

往復式發動機的原理是燃油的化學能轉化為機械能。這通過一個稱為四沖程的循環發生在氣缸中。這些沖程稱為進氣,壓縮,燃燒,排氣。如圖5-2

1. 進氣沖程從活塞向下行程開始。開始時,進氣閥門打開,燃油空氣混合物被吸入氣缸。
2. 壓縮沖程從進氣閥門關閉,活塞往回朝氣缸頂部移動開始。在循環的這個階段,用于從點燃的油氣混合氣體獲得大得多的動力輸出。
3. 燃燒沖程從油氣混合氣體被點燃開始。這導致氣缸壓力極大的增加,迫使活塞離開氣缸頭向下運動,產生了旋轉曲軸的動力。
4. 排氣沖程是用于清除氣缸中燃燒過的氣體。這個沖程發生在排氣閥門打開,活塞再次開始朝氣缸頂部移動開始。
即使當發動機運行在相對低的速度時,四沖程循環也要每分鐘發生幾百次。在一個四缸發動機中,每個氣缸運行在不同的沖程。曲軸的連續旋轉是由每個氣缸的燃燒沖程的精確定時來維持的。發動機的連續運行依賴于輔助系統的同時作用,包含進氣系統,點火系統,燃油,潤滑,制冷和排氣系統。
螺旋槳
螺旋槳是一個旋轉的翼面,適用于任何機翼的誘導阻力,失速和其他空氣動力學原理也都對螺旋槳適用。它提供必要的推力有時也是拉力使飛機在空氣中移動。發動機的動力是用于旋轉螺旋槳的,它進而產生的推力非常類似于機翼產生升力的方式。產生的升力大小依賴于槳葉的形態,螺旋槳頁迎角和發動機的轉速。螺旋槳葉本身是扭轉的,因此槳葉角從轂軸到葉尖是變化的。最大安裝角或者最大節距在轂軸處,而最小節距在葉尖。如圖5-3

扭轉的原因是為了從轂軸到葉尖產生一致的升力。當槳葉旋轉時,槳葉的不同部分有不同的實際速度。槳葉尖部旋轉的比靠近轂軸部位的要快,因為相同時間內葉尖要旋轉的距離比轂軸附近要長。從轂軸到葉尖安裝角的變化和相應變化就能夠在槳葉長度上產生一致的升力。如果螺旋槳葉設計成在整個長度上它的安裝角相同,那么會低效,因為隨著空速的增加,靠近轂軸附近的部分將會有負迎角,而葉尖會失速。如圖5-4

小飛機會裝配兩種螺旋槳中的一種。一種是固定節距的,另一種是可調節距的。

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