热门:从航空发动机看航空动力的当下快速发展热点及快速发展历程

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航空动力的重要性就像航空科学的先驱，英国乔治·凯利爵士说的，“所有的问题都是给一块平板提供动力，让空气中产生升力，支撑一定的重量。 ”。

乔治·； 凯莉

早期的航空开拓者试图把蒸汽机作为飞机的动力，但由于效率太低而失败了。 内燃机的迅速发展开辟了航空动力的“活塞时代”。 上世纪中叶出现了喷气发动机，利用燃料燃烧气体排放过程中产生的反作用力工作，成为现代飞机的主流动力装置。

喷气式飞机

以下以时间序列为主，精选事物，辅助人物，加上综述，结合快速发展阶段、产品和专业三要素，勾勒出航空动力快速发展的简史。

01古代的发明

古希腊希伦(公元10-70年)发明了利用蒸汽喷射的反力使物体旋转的装置——蒸汽球。 可以看作是人类最原始的涡轮。 中国宋代出现的爆竹和走马灯包括喷气推进和涡轮学理。

02牛顿定律的创立

1687年，英国艾萨克·牛顿发表了《自然哲学数学原理》，创立了三大法则。 其中的第三定律“作用力和反作用力”——“两个物体相互作用时，施加给对方的力，其大小相等，方向相反”成为航空发动机的重要科学基础之一。

艾萨克·； 牛顿。

03浮力被用作一种动力形式

1783年，法国约瑟夫·蒙古菲和伊迪恩·蒙古菲兄弟制作的气球实现了首次载人飞行。 浮力被认为是飞机的动力形式之一，被比较有效地利用。

气球

04热力学和工程热力学诞生

从1841年开始，德国jr迈尔发表了5篇论文，为能量守恒定律奠定了理论基础，导出了热功当量。 1843年，英国詹姆斯·普雷斯科特·朱尔发表了《关于电磁热效应和热功值》，经过多年的研究和实验，发现了热与功的转换关系，测定了热功当量，证实了能量守恒定律。 18世纪后期，热力学和作为热单位的工程热力学诞生，为航空动力事业奠定了科学基础。

05蒸汽机作为航空动力装置的探索

作为“万能的原始动力”，以蒸汽机为动力装置的飞机设计相继出现。

06喷气发动机构想与雏形初

1908年，法国雷恩·罗兰提出了喷气发动机的构想。 把喷嘴连接到活塞发动机的排气阀上，通过喷嘴向后方喷射气体，产生反力，使飞机飞行。

1910年，罗马尼亚亨利·科编码器制造了一架螺旋桨两翼机，名为“科恩编码器1910”。 使用活塞发动机旋转管道内的风扇，向后方喷出空气，产生反力推力。 被认为是喷气发动机的雏形。

07内燃机的发明与应用

1876年出生于法国的德国发明家罗斯·； 奥古斯特·； 奥托制造了世界上第一台四冲程内燃机。 1886年，德国卡尔·； 奔驰将改进的奥托内燃机用于三轮汽车，开辟了汽车时代，展示了航空用活塞式发动机的前景。

08世界上第一架飞机引擎

1903年，莱特兄弟“飞行人员1号”的飞行员飞行成功，采用查尔斯·泰勒改装的水平直列式4缸水冷发动机，功率8.95千瓦，重量81公斤，工作重量比0.11 (发动机功率与质量之比，单位千瓦

炸鱼一号

09活塞打开时代

从1903年第一次动力飞行到第二次世界大战结束，被称为航空活塞时代。 活塞式发动机加上螺旋桨，构成所有战斗机、轰炸机、运输机和侦察机的推力系统。 活塞式发动机加上旋翼，构成直升机动力系统。 著名活塞发动机是英国梅林v型12缸液冷式发动机，功率1120千瓦，用于“飓风”“喷火”“野马”战斗机。 美国普·； 惠企业的“黄蜂”系列星形空冷发动机，气缸7~28个，功率970~2500千瓦，被用于多种战斗机。 其中，“超级空中要塞”b29轰炸机使用的是r-4360星型28气缸空冷活塞发动机。

“飓风”、“喷火”、“野马”战斗机、b29轰炸机

10喷气发动机的第一项专利

法国雷恩·； 洛林在1908年提出喷气发动机的构想后，于1913年获得了第一批无压缩机式空气喷气发动机专利。

11惠特尼对涡轮燃气发动机的创见

1928年，英国弗兰克·惠特发表了论文“飞机设计的未来迅速发展”，首次涡轮喷气发动机的设想发动机吸入空气，用压缩机压缩，进入燃烧室，喷射燃烧产生的高压气体，驱动涡轮 这是伟大的创见。

12涡轮喷气发动机登场

1937年，惠特尼开发了世界上第一台离心式压缩机涡轮喷气发动机。 1941年，采用惠特尼发动机的e28/39喷气式飞机首飞。 德国人汉斯·； 冯奥海恩于1935年获得了轴流离心复合式压缩机涡喷发动机的专利，因此于1938年独立开发了轴流离心复合式压缩机涡喷发动机，第二年，搭载该发动机的汉克尔飞机企业的he178飞机首飞，航空喷气时

13苏联涡喷发动机发展迅速

1929年，斯捷奇金提出了喷气发动机的构想。 1937年，吕丽卡提出了航空喷气发动机的设计方案和论文。 1947年，卢利卡和他的团队开发了苏联第一台喷气发动机，在苏联-11战斗机上首次成功。 然后，结合拟研英、德产品，苏联实现了航空发动机的自主快速发展。

苏-11

14引进美国涡轮喷气技术

1941年英美签署了英国将喷气发动机技术转让给美国的协定。 美国选择通用电气企业( ge )作为协议执行者。 第二年，根据英国惠特w1喷气发动机图纸制作，改进了部分材料和技术的美国i-a喷气发动机达到了继续运转的指标。 由此，ge及全美航空发动机事业得到了长足的发展。

15涡扇发动机问世

1950年，英国劳斯莱斯·； 露易丝企业开发了“玉米道”涡轮风扇发动机，于1960年引进，是世界上第一台量产涡扇发动机，用于客机b707、dc-8等。 涡扇发动机将涡喷发动机的低压压缩机改为风扇，风扇出口气流将内外两个环状连杆分成两部分通过。 内涵和涡喷发动机一样，被称为核心机器，外含空气要么通过含道直接排出，要么在低压涡轮后与主流混合从喷嘴排出，要么用力补燃排出。 外含道空气流量和内含道空气流量之比称为含道比。 含道比高，发动机推进效率高，油耗低。

涡轮风扇发动机。

16低含道比涡扇发动机的快速发展

涡扇发动机在技术上，向两个方向迅速发展，一个是低含道比的加力发动机，主要用于战斗机。 二是高涵洞的运输系统发动机。

20世纪60年代，英美基于民用涡扇发动机开发了贝斯-mk202和tf30，分别用于在英国购买的“鬼”f-4m/k战斗机和美国f111 (后来也用于f14战斗机)。 与同样推进比的涡喷发动机相比，油耗低，飞机的行程增加了。

f-4m/k，f111，f-14战斗机

70-80年代，美国的f100、f404、f110、欧洲的rb199、苏联的rd-33、al-31f等，出现了比8段重的涡扇发动机，分别搭载在f-15、f-上。

f-15、f-16、f-18、“暴风”、米格-29和苏-27战斗机

90年代，成功开发了10级涡扇发动机，典型的产品是美国的f119、f135 (分别用于f-22和f-35 )、欧洲的EJ 200 (用于EF 2000 )、法国的m88 (用于阵风)。

f-22、f-35、ef2000、“阵风”战斗机

17高涵道比涡扇发动机发展得更快

20世纪60年代，高涵道比涡扇发动机开始迅速发展。 1968年，美国普适企业的jt9d发动机在b-52e空中试车台上首次试飞，具有最大推力25400公里的力量。 1970年引进了以jt9d为动力的世界第一型宽体客机波音747。 1968年，美国ge企业tf39定型交货，单体推力19260公斤的力量第一个机型c-5a是世界上第一台使用高涵道比涡扇发动机的军用运输机。

b-52e，波音747，c-5a

高含道比涡扇发动机的快速发展路径大致为20世纪70-80年代，含道比4-6，总压比22-34。 从90年代到本世纪初，含道比6-8，总压比34-40本世纪以来，含道比8-11，总压比40-52。 代表性的产品如下。

18我国无大推力涡扇发动机终结的历史

1987年，中国立项开发了“太行”发动机(涡扇10 )，2005年制作了一套设计，转向批量生产，系列化迅速发展，结束了中国无大推力涡扇发动机的历史。 “太行”发动机的推力比为8，推力为12500，使用全自动数字化控制系统。

“太行”引擎(来源:百度百科)

19涡旋和桨式发动机的迅速发展

1942年，英国罗罗-罗企业开发了rb.50trent涡旋发动机。 1945年搭载于流星战斗机，搭载于哨戒机。 1954年，美国艾莉森企业(后来被罗-罗企业收购)的t56 (民生型为艾莉森501-d )单螺杆涡旋发动机开始量产，已经生产了近2万台，电力范围为2580~4414千瓦，用于多型军民机， 普惠加拿大企业的pt6a发动机系列的电力范围为350~1100千瓦，有30多项改造，用于130余种飞机，累计生产超过5万台。

20世纪80年代后期，一点发动机企业进行了翼扇发动机的研究开发，其中ge企业的无通道风扇( udf)ge36进行了飞行试验。 乌克兰开发的d-27桨发动机进入工程实用化，用于安-70等飞机。

安-70运输机

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20涡旋发动机的迅速发展

1950年，法国透博梅卡企业开发了206千瓦的阿德斯特1型涡旋发动机，用于美国s52-5直升机。 之后，405千瓦的2型被用于“云雀”2直升机。

云雀2直升机

每20世纪60年代、70年代、80年代、90年代、约10年代，都经历了4代的迅速发展，工作重量从2提高到了7。 世界上最大的涡旋发动机是乌克兰的d-136，起飞功率是7500千瓦，配备两台d-136发动机的米-26直升机是世界上最大的直升机，起飞重量是56吨，载重量是20吨。 以t406涡旋发动机为动力的倾斜自动陀螺v-22的飞行速度达到了638km/小时。

21创造飞行记录的火箭发动机

1947年10月14日，贝尔企业开发的以火箭发动机为动力的x-1研究飞机从b-29飞机发射到空中，查尔斯·耶格上尉驾驶x-1飞机在12800米高空首次突破音响障碍，速度为马赫数1.015。 1956年9月27日，美国贝尔飞机企业开发的x-2验证器采用火箭发动机，在飞行员飞行中首次突破热障碍，速度达到了马赫数3.196。

从1954年到1968年，美国x-15技术验证机使用火箭发动机相继进行了199次飞行试验，保持了创造的飞行速度( 7255公里/小时，马赫数6.72 )和飞行高度( 107.9公里)的世界记录。

x-15技术验证机

22组合动力的开发

为了推动天上飞机和高度音速运输机的迅速发展，1986年，美国在国家x-30计划( nasp )下提供了基于涡轮的组合循环( tbcc，涡轮发动机提供了ma4以下的动力，超燃冲压发动机提供了更高的动力 然后在先进空间运输计划( astp )中实施火箭基础组合循环( rbcc )推进系统的开发。 目的是组合采用两种以上的发动机，找到满足宽飞行包线和跨速度区域飞行要求的新动力形式。

23电气推进的兴起

年以来，世界航空界约有100架电动飞机正在开发中，电推进成为航空动力快速发展的热点。 公认的迅速发展路径是分别在2030年、2040年、2050年前后实现小型、中型、大型飞机的电气推进。 一项技术预测是，预计2032年50架级混合客机将在伦敦-巴黎之间起航。

电动飞机cora

24离子风推进的实验

年初，美国麻省理工大学( mit )的研究者开发出了以前传递给动力系统的飞机。 试验机重2.45公斤，翼长5米，翼下排列着由非常细的导线组成的两组电极，而不是以前传来的发动机。 一组在翅膀前面，一组在翅膀后面。 向前后两极分别施加正、负20000伏的电压，用该电场电离极间大气中的氮。 生成的氮离子从正极向负极跑去，与中性空气分子碰撞产生使飞机前进的“离子风”，飞机以每秒4.8米的速度飞行10秒钟，飞行了约60米。 这次飞行被认为是航空史上第一次固体(无动部件)动力装置的验证飞行。 但是推力很小，工程化离时尚很远。

25“核能新浪”被认为是重大的划时代技术。

年10月，《麻省理工大学评论》选出了当年的“世界十大突破性技术”，其中第二个是“原子能新浪( new wave nuclear power )”。 《航空周刊》年10月报告称，洛克希德·马丁企业将使他们设计的磁约束紧凑型核聚变装置小型化(7×； 十英尺)。 科技网站arstechnica去年7月报道，波音有望获得高效的激光点火核聚变发动机设计技术专利，产生飞机的新动力。 波音想用这台原子能发动机代替现在的航空涡轮动力装置。 年8月，mit发表了小型磁约束融合炉的设计方案，计划在10年内建设原型装置进行发电。 根据上述研究信息，人类正在加速用核能替代化石能源的最新努力，但控制核聚变不会带来放射性污染，因此无法得到原料，可以看作是终极的能源方法。

26吴仲华的三元流理论

1943-1947年，吴仲华在美国麻省理工大学学习，获得科学博士学位后加入naca(nasa前身)，在选定的“叶轮机械气体动力学”课题研究中取得了辉煌的成果，创立了“吴氏三元流理论” 1952年，naca report-955和naca tn-2604的报告完成，发表了《亚音速/超声波速度叶轮的机械轴向、径向和混合流动的三元流通用理论》。 随着计算机能力的提高，从80年代开始吴仲华的这一理论和做法被广泛用于压缩机和涡轮叶片设计。 他为世界航空发动机的迅速发展作出了杰出的贡献。

27我国成功开发了涡轮中空铸造翼

1966年，在涡喷7发动机的研究开发中，荣科和师昌绪组织完成了涡轮铸造合金中空叶片的研究开发，使中国成为继美国之后第二个掌握该技术的国家。

28沙丘驻涡火焰稳定器的发明

1981年，北京航空航天大学高歌宁榥发表了论文《沙丘驻涡火焰稳定器的理论与实验研究》。 高歌发明的沙丘驻涡火焰稳定器应用于涡喷发动机6等发动机。 金学森和吴仲华都高度评价这一成果。

航空动力正在撰写新的历史篇章

航空动力现在快速发展的热点是变循环/适应、电推进/混合推进和分散推进，正在培养现有的主流动力格式，即彻底改变替代燃气轮机发动机的变革。 我们沿着以前传来的路径，利用设计、材料、制造等技术的新成果，在进一步提高航空发动机的性能、安全性、环境保护性等的同时，开发了其他途径，开发了超微型涡轮、冷热、波转子、脉冲爆震发动机 为了应对未来更广阔的行业持续、高速飞行，化石燃料最终尽最大努力的情况，寻求新能源，研究应用燃料电池、太阳能、氢燃料、小型核聚变等新能源，存储新技术、微

这篇报道由波恩君改编。

原文1 :张集恩

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原标题:“从航空发动机看航空动力现在快速发展的热点和快速发展的过程|深刻的好文”

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