航空发动机
飞行器是一种在空气中运动的机械系统。那么就必须给飞行器提供其运动所需要的能量(机械能),根据能量守恒与转化定律,这种能量决不是无中生有的,一定是其他能量转化而来,这种其他能量可以是热能、电能、化学能、风能等等,也可以是机械能本身。而要给飞行器提供一种持续的、能够很好控制的能量,一直以来人类主要利用的是热能,如各种热机(蒸气机、气轮机、内燃机、燃气轮机等)。飞行器的推进系统就是一种由热能转化为飞行器的机械能的装置,或者说推进系统通过持续的能量转化(热能转变为机械能)为飞行器提供持续的推力。上述能量转化过程(热能转化为机械能)的研究就是工程热力学这门学科的主要任务。由工程热力学可知,能量转换需要高压气体经燃烧加热获得高压、高温的气体,然后高压、高温气体膨胀对外做功实现能量的转化,在能量转化过程中产生连续的力的作用,推进飞机向前飞行。因此,首先要产生高压气体,一般通过压缩气体对气体做功获得高压气体,这需要流体力学和工程热力学的知识,然后高压气体要进行燃烧,这需要燃烧学的知识,燃烧时的高温材料无法承受,必须进行冷却,需要传热传质学的知识,高温高压气体膨胀对外做功,仍然需要流体力学和工程热力学的知识,另外,压缩气体需要很大的能量,必须提供这些能量,涡轮发动机中这些能量由涡轮提供,而涡轮的能量由燃气推动其做功获得的,因此,高压、高温气体首先推进涡轮做功消耗部分能量,然后剩余的能量继续膨胀对外做功,提供飞行器需要的推力。
推进系统由一定的材料制造,制造出的推进系统结构承受着高的压力、高的温度和高的离心载荷(转动件)以及环境的作用,那么由这些材料制造的结构能否在上述的载荷下安全地工作,这就要求设计出的推进系统满足结构完整性要求,这需要结构强度方面的研究。另外,结构还会发生振动,受到冲击等等。在上述各种载荷状态下,都要求推进系统安全可靠地运行。首先由静力学的知识分析作用在推进系统结构上的力。然后研究在这些力作用下,推进系统结构的响应,并进行完整性评定,以保证设计出的推进系统结构能安全可靠地工作。
推进系统在飞行过程中,工作状态变化频繁,需要进行控制才能可靠地工作,这需要仪器和控制方面的研究,仪器用来测量推进系统工作过程中的信号,传给控制系统,然后进行控制。
但推进系统毕竟是一个整体,其正常地工作需要多方面的支持,这些方面的物理现象和过程就是上面不同的学科来解决,而这些现象和过程是相互联系、相互影响、相互作用的,因此,需要综合各个学科,进行多学科研究,才能设计出更好的推进系统。 这样的也算呀??? 楼主请注意,如果在妙笔发帖请先阅读版规,不符合条件的帖子会被删除。原创作品请注明原创首发,非首发请注明首发链接地址。谢谢一楼月如烟朋友的热心支持。
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