星际航天科普 | 飞行器的动力系统构成

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飞行器的动力系统是为飞行器提供飞行动力的装置，主要由推进器、发动机以及保证发动机正常工作和推进系统有效运行的各类系统和装置组成，以下是具体介绍：
推进器

螺旋桨：常见于小型飞机、直升机及一些早期飞行器。通过发动机驱动螺旋桨旋转，桨叶与空气相互作用，产生向前的拉力或向上的升力，推动飞行器前进或提供升力使其升空。其特点是在低速飞行时效率较高，结构相对简单。

喷气式发动机的喷管：是喷气式发动机的重要部件，位于发动机尾部。高温高压的燃气在发动机内部燃烧做功后，通过喷管以高速向后喷出，根据牛顿第三定律，产生反作用力推动飞行器前进。不同类型的喷气式发动机，如涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机等，喷管的设计和工作原理会有所不同，但都是利用燃气喷射产生推力。

火箭发动机喷管：与喷气式发动机喷管类似，但工作原理和应用场景有区别。火箭发动机自带燃料和氧化剂，在燃烧室内燃烧产生高温高压燃气，通过喷管高速喷出产生强大推力，使火箭能够在大气层内外飞行，常用于航天飞行器、导弹等。

发动机

活塞发动机：一般用于小型飞机和直升机。它通过活塞在气缸内的往复运动，将燃油的化学能转化为机械能，再通过曲轴、连杆等机构驱动螺旋桨旋转，产生拉力或升力。这种发动机结构紧凑、成本较低、技术成熟，但功率相对较小，适用于低速、短距离飞行的飞行器。

涡轮发动机


涡轮喷气发动机：主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。空气通过进气道进入压气机被压缩，然后在燃烧室与燃油混合燃烧，产生高温高压燃气，燃气推动涡轮旋转，同时通过尾喷管高速喷出产生推力。它的特点是推力大、飞行速度快，适用于高速飞行的飞机，但在低速时效率较低，燃油消耗较大。

涡轮风扇发动机：在涡轮喷气发动机的基础上，增加了风扇。风扇位于发动机前端，由涡轮带动旋转，一部分空气通过风扇后直接从发动机外涵道排出，另一部分空气进入内涵道，经过压气机、燃烧室等部件后从尾喷管排出。这种发动机综合了涡轮喷气发动机和螺旋桨发动机的优点，具有推力大、燃油经济性好、噪声低等特点，是现代民用客机和一些军用飞机的主要动力装置。

涡轮螺旋桨发动机：结合了涡轮发动机和螺旋桨发动机的特点，由涡轮发动机驱动螺旋桨旋转产生拉力，同时燃气通过尾喷管排出也产生一定推力。它在中低速飞行时具有较高的效率和经济性，常用于支线客机、通用航空飞机等。


火箭发动机


液体火箭发动机：使用液态的燃料和氧化剂，如液氧、液氢、偏二甲肼等。燃料和氧化剂在燃烧室中混合燃烧，产生高温高压燃气从喷管喷出产生推力。其特点是比冲高、推力调节范围大、工作时间长，常用于航天运载火箭、载人飞船等，但结构复杂，对燃料储存和输送系统要求高。

固体火箭发动机：采用固体推进剂，推进剂在燃烧室内直接燃烧，产生高温高压燃气推动飞行器。它的结构相对简单、可靠性高、发射准备时间短，但比冲相对较低，推力调节困难，常用于导弹、小型运载火箭等。

辅助系统

燃油系统：负责储存、输送和调节燃油，确保发动机能够获得稳定、适量的燃油供应。包括燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油调节器等部件，不同类型的飞行器燃油系统的设计和功能会有所差异，但都要保证燃油的安全储存和可靠供应。

润滑系统：为发动机的运动部件提供润滑和冷却，减少磨损，提高发动机的效率和可靠性。一般由机油泵、机油滤清器、油散热器、油道等组成，通过将润滑油输送到发动机的各个摩擦部位，形成油膜，降低摩擦损耗，同时带走热量，防止部件过热。

冷却系统：用于降低发动机在工作过程中产生的热量，保证发动机在正常温度范围内工作。对于活塞发动机，常见的冷却方式有风冷和水冷；对于涡轮发动机和火箭发动机，通常采用燃油冷却、空气冷却或液体冷却等方式，通过冷却介质带走发动机部件的热量，防止过热导致性能下降或部件损坏。

点火系统：用于点燃发动机内的燃油和空气混合物或火箭发动机的推进剂。在活塞发动机中，点火系统通常由火花塞、点火线圈、分电器等组成，根据发动机的工作循环，准确地在适当时间产生电火花，点燃混合气；在火箭发动机中，点火系统则通过电发火管、点火器等装置，引发推进剂的燃烧反应。

此外，飞行器动力系统还可能包括启动系统、控制系统、监测系统等，以确保动力系统的正常启动、运行控制和状态监测。

END 编丨小星
图丨网络
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