淺談工業皇冠上的明珠-航空噴氣發動機
主要內容如下：一：簡述航空的發展歷史二：航空噴氣發動機三：中國航空發動機發展史
四：航空發動機後期維護
五: 航空發動機控制技術六：航空發動機與空軍一、航空的發展歷史
人類通過使用氣球、飛艇最古老輕於空氣的飛行器，實現人類飛行（如下圖）
風箏的發明與啟示，讓人類實在重於空氣物體也能飛起來，為後期滑翔機與飛機的出現起到啟蒙作用
人們從鳥的飛翔與風箏中得到啟示，得出固定機翼同樣能使比空氣重的東西飛起來理論（如下圖）
上述原理圖提到的向前飛行動力從何處來呢？
簡述一下中外航空幾個人物及事件
- 蘭利的貢獻-驗證了飛行氣動理論，為人類飛行打下理論基礎，以及他的「空中旅行者號」實驗機。
- 由於他在航空領域的偉大貢獻和拓精神，後人稱其為飛機發明前的「最後前驅」
- 美國航空航天局（NASA）最大實驗室-蘭利實驗室
- 第一個飛上天空的有動力的飛機和人-美國萊特兄弟
- 萊特兄弟發明的「飛行者」系列固定翼飛機
美國萊特兄弟
萊特兄弟發明的「飛行者」系列固定翼飛機使用的活塞發動機（屬於自己設計製造，當時市面上的發動機功率不夠）
旅美華人馮如，在萊特兄弟實現首次動力飛行後的6年，於1909年9月21日，在美國加州奧克蘭市郊外派得蒙特山附近，親自駕駛自己設計製造的有動力飛機，成功地飛上藍天，被譽為中國第一飛行家
簡單介紹一下飛機分類：
1、按用途分為：軍用飛機和民用飛機
a)、按不同的軍事用途，軍用飛機又分為：戰鬥機、截擊機、強擊機、轟炸機、戰鬥轟炸機、反潛機、偵察機、預警機、電子干擾機、軍用運輸機、空中加油站、艦載飛機、教練機、無人機和靶機等b)、用飛機則泛指一切非軍事用途飛機：旅客機、貨機、郵政機、公務機、農業用飛機、救火用飛機、救護機、試驗研究機和教練機等二：航空發動機
航空發動機的如下分類：
活塞式發動機簡介
航空活塞發動機依靠活塞在氣缸中往複動力使氣體工質完成熱力循環，完成由熱能到機械能的轉換
活塞發動機與蒸汽發動機的差別是使用做功氣體的產生就在活塞氣缸中完成
活塞發動機四衝程做功過程
航空噴氣發動機產生推力原理
渦輪噴氣發動推力是氣流作用在發動機內、外表面上作用力的合力，它是作用和反作用原理在噴氣發動機工作時的一種應用。
由於噴氣發動機各部件的工作，流過發動機的空氣流以很高的速度流出發動機，發動機作用於這股流過發動機的氣流一個很大的向後的力，這股氣流也就給發動機一個反作用力，這就是發動機的推力。由此也可以看出，推力是氣流作用在發動機內、外表面上的軸向力之和（在某些部件上，軸向力向前，另一些部件上的軸向力是向後的），這也就是發動機所產生的推動飛機向前運動的力。
空氣噴氣式發動機（無壓氣機）
無壓氣機的發動機啟動必須通過外力給予相當速度，否則無法啟動
衝壓式噴氣發動機原理
脈動式噴氣發動機原理
空氣噴氣式發動機（有壓氣機）
渦輪噴氣發動機示意圖
小涵道比渦輪風扇噴氣發動機示意圖
大涵道比渦輪風扇噴氣發動機示意圖
有壓氣機的渦輪噴氣發動機
渦輪噴氣發動機的類型和特點：
按壓氣機類型不同，可分為離心式渦輪噴氣發動機與軸流式渦輪噴氣發動機。
按發動機轉子的不同，可分為單轉子和雙轉子渦輪噴氣發動機
雙轉子渦輪噴氣發動機
渦輪噴氣發動機介紹
1、渦輪噴氣發動機的類型和特點
按壓氣機類型不同，可分為離心式渦輪噴氣發動機與軸流式渦輪噴氣發動機
離心式渦輪噴氣發動機（側向進氣）
軸流式渦輪噴氣發動機（軸向進氣）
目前全世界使用的發動機均為軸流式渦輪噴氣發動機
渦輪噴氣發動機介紹
2、渦輪噴氣發動機的類型和特點
按發動機轉子的不同，可分為單轉子和雙轉子渦輪噴氣發動機
雙轉子渦輪噴氣發動機（上圖）
雙轉子渦輪噴氣發動機轉子結構簡圖
1、單轉子渦輪噴氣發動機：壓氣機和渦輪共用一根軸的渦輪噴氣發動機（目前只有法國「幻影」戰鬥機所用的M53發動機為單轉子）
2、雙轉子渦輪噴氣發動機：有兩個只有氣動聯繫、且具有同心軸轉子的渦輪噴氣發動機，高低壓氣機分別由各自高低壓渦輪帶動。目前除早期外，絕大多數渦輪噴氣發動機都是雙轉子發動機
渦輪噴氣發動機構件組成及功能介紹
渦輪噴氣發動機各部件的功能和工作原理
組成部件：進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、尾噴管、附件傳動裝置與附屬系統等組成
1）、進氣道又叫進氣擴壓器，它將飛機遠前方自由流空氣引入發動機並將氣流減速增壓（當飛機飛行速度較大時），是飛機一個重要部件。
2）、壓氣機是向氣體傳輸機械能，完成發動機熱力循環中氣體工質壓縮過程，以提高氣體壓力的機械裝置，是渦輪噴氣發動機的一個重要部件。其主要作用是：將進入發動機的空氣壓力提高，為燃燒室提供高壓空氣，以提高發動機勢力循環效率
靜子葉片
何為壓氣機喘振，發動機最危險的故障
壓氣機的氣流通道是按照一定的工作條件來確定的。首先是流入發動機的空氣流量、轉子的轉速，其實是飛機的飛行速度和高度。然而。隨著飛行狀態和發動機的轉速的變化，這些工作條件是變化的，這就帶來了問題。通常，壓氣機的氣流通道是按設計工況來設計的，沿流道每個點的截面積均正好與氣流流量相適應，氣流能夠順暢地吸進來，又順暢地向後排出去。但是，當轉速降低時，增壓比跟著降低，而且效率也降低。如果進氣壓強不變，前面幾級的壓強低還不顯著，後面幾級的壓強降低就比較多了。壓強降低，氣體體積就變大，壓氣機後面幾級的氣流通道就顯得「太小」了，流通不暢，氣流被堵信而不能全部排出去，葉片的工作也就不正常。於是氣體壓強發生脈動式的忽高忽低的變化。
當進入壓氣機的前幾級氣流向後流動時，如果後面的通道被堵塞而不能全部流過，則氣流全往前倒流；倒流使後面的氣流通道疏通，空氣氣流又被吸入壓氣機，向後流時又被堵塞，又向前倒流，如此反覆變化，氣流在壓氣機里來回竄動，並以忽大忽小、不穩定的壓強和速度從出口流出去。這種不正常的現象就稱作「喘振」。「喘振」時常伴有渦輪前端燃氣溫度突升和放炮聲，造成發動機熄火停車，渦輪等熱端部件和壓氣機出口幾級葉片超溫，甚至由機械振動而造成發動機損壞
壓氣機喘振解決方案
壓氣機放氣活門
壓氣機的可調靜子葉片
3）、燃燒室是將壓氣機出來的高壓空氣與燃燒混合併進行燃燒的裝置。在燃燒室里，燃燒（如航空煤油）中的化學能經燃燒轉變為熱能，使氣體溫度大大增高。由燃燒室流出的高溫、高壓（基本與壓氣機出口壓強相同）燃氣，具有很高的能量（熱能與勢能），用以在燃燒室後的渦輪和尾噴管中膨脹作功）
燃燒室按其結構特點可分為單管、環管和環形燃燒室，它們在結構上有所不同，但是基本工作原理是相同的
單管燃燒室
多管燃燒室
環形燃燒室
4）、渦輪又叫透平。其主要作用是：將燃燒室流出的高溫、高壓燃氣的大部分能量轉變為機械功，使渦輪高速旋轉併產生大的功率，由油輪軸輸出。渦輪輸出的機械功可用來驅動風扇、壓氣機、螺旋槳、槳扇、直升機的旋翼及其他附件。在航空燃氣渦輪發動機中，渦輪部件所承受的熱負荷、氣動負荷和機械負荷是最大的。
5）、加力燃燒室：在發動機渦輪或風扇後的氣流中噴沒燃燒，使氣體溫度大幅升高，從噴口高速噴出，以獲得額外推力的裝置。採用加力燃燒室，至今仍是使飛機能突破聲速的主要手段。
6）、尾噴管又叫排氣噴管，簡稱噴管。其主要作用是將由渦輪流出的、仍有一定能量（勢能、熱能）的燃氣膨脹加速，以較大的速度（一般為550~600米/秒）排出發動機，用以產生推力（常說的矢量噴管便是於此）
7）、附屬系統和附件傳動裝置，要保證渦輪噴氣發動機正常地工作，單有上述主要部件還不夠，還需要一些保證發動機正常工作的附屬系統，如燃油系統、滑油系統、調節系統、起動系統等，這些系統中又有許多稱為發動機附件的器件，例如，燃油系統中的燃油泵、燃油濾、各種開關和閥門、調節機械和管路；滑油系統中的滑油泵、滑油濾、滑油箱、滑油管路和散熱器等
渦輪噴氣發動機好壞的主要參數
1）發動機主要參數為推力、耗油率、重量、外形尺寸等，但除耗油率外，其它參數只能表徵發動機具有的能力與牲，而不能表徵它的好壞（如體育中分量級）
2）、渦輪噴氣、渦輪風扇發動機的性能好壞，在很大程度上還取決於發動機設計中所採用的循環參數。對於渦輪噴氣發動機，主要循環參數有：增壓比、渦輪前燃氣溫度；對於渦輪風扇發動機，主要循環參數有：總增壓比（總增壓比=風扇增壓比x高壓壓氣機增壓比，或者高壓壓氣機出口處（空氣壓強/風扇進口處空氣壓強）、渦輪前燃氣溫度和涵道比等
3）、渦輪噴氣發動機致使弱點：經濟性差（耗油率高）
渦輪風扇發動機
渦輪風扇發動機主要特別便是在渦輪噴氣發動機前面增加一組風扇
另外發動機氣流分內外涵道，因此發動機的直徑較大
渦輪風扇發動機-高涵道比（主要民用）
高涵道比的發動機通常用於大型客機、運輸機等，其動力絕大部分由外涵道氣體產生
渦輪螺旋漿發動機（原理同上，只是動力導向方式有所變化）
渦輪軸發動機
三、中國航空發動機發展史
渦噴5系列發動機是離心式單轉子帶加力燃燒室渦輪噴氣發動機，配裝殲5型飛機。1956年6月2日國家驗收委員會宣布：新型航空發動機(渦噴5)研製成功。上世紀50年代，中國人在對航空發動機從零開始的情況下，經過奮力拚搏成功研製了當時具有國際先進水平的渦噴5系列發動機，結束了中國不能製造渦輪噴氣發動機的歷史，並通過改進改型發展形成系列發動機，生產近萬台發動機，裝備人民空軍。渦噴5系列發動機的研製成功，奠基了中國航空發動機工業，造就了幾代航空人才，推動了航空發動機的發展和進步。
渦噴8型發動機是國產大推力燃氣渦輪噴氣發動機。1967年3月29日航定委批准交付部隊使用。四十多年來，該型發動機經過一系列的研究改進和定壽延壽工作，其可靠性水平有了長足提高。
目前新轟6K機身結構經過重新設計,減重數噸,換裝D30-KP-2發動機,油耗降低25%,推力反倒提升到12噸,最大起飛重量還有增加.載油量也有提升。由此轟6K跨入「戰略轟炸機」行列（數據取自互聯網，僅供參考）
秦嶺發動機是從英國羅·羅公司引進生產專利的雙轉子內外涵混合加力式斯貝MK202渦輪風扇發動機的國產化型號，是飛豹系列飛機選用的動力裝置。
國產「崑崙」發動機
太行發動機（WS-10）是專門為殲10配套用的動力裝置;也可安裝在實現了全面國產化的殲11戰機上。目前該型發動機已投入大批生產，成為我第三代戰機的理想動力裝置。WS10A的性能可靠度還有提升的空間，但其已足以供戰鬥機常規使用。
AL-31F大修間隔原來只有640小時，後來做了延壽才達到800小時，米格-21（殲7），大修時間在100小時，頻繁的換裝會耽誤飛機的部署和戰鬥的（數據取自互聯網，僅供參考）
四、航空發動機後期維護
航空發動機壽命的概念：
發動機的壽命，是指發動機在規定的使用條件下，應該達到的累計工作時間（小時）或循環數（飛行器每使用一次，發動機工作了一個循環），是發動機耐久性的重要指標。許多發動機的壽命，是根據發動機主要零部件的強度設計與試驗的結果，以及整台發動機長期考驗試車的結果而「規定」的。
發動機工作到了規定的壽命，必須從飛機上拆下，送到製造工廠或修理廠，進行「翻修」工作，即對發動機進行分解、檢查、更換磨損或損傷的零件，對轉子進行平衡，然後重新裝配，在經過性能調整試車，交付使用方檢驗後，重新出廠。翻修出廠的發動機，又有規定的壽命。幾次翻修後，使用到發動機的總壽命時，發動機就完成了它的使命，不能在用了。
衡量發動機壽命的指標—— 翻修壽命和「視情」壽命
一．翻修壽命
翻修壽命是指，新出廠的發動機，從開始使用到翻修時的使用時間，也稱首翻期壽命；有時也用兩次翻修的間隔時間來衡量。為了確定發動機工作時間，是否達到規定壽命；飛機的維護人員，要在發動機的履曆本（詳盡檔案）上，嚴格記錄下每次開車後，發動機工作的時間，精確到分鐘；還要分別記錄地面工作時間及飛行時間。
上世紀的五、六十年代，一些軍用發動機的首次翻修時間約為100小時，能翻修3～4次，即當時的軍用發動機總壽命，在300小時左右。隨著科學技術的發展，發動機的壽命也在不斷的增長，例如，我國的「太行」發動機，首翻期的壽命為600～800小時，總壽命為2000小時。
由於，工廠生產出一種型號的發動機，隨著所裝配的飛機各處飛行，完成不同的任務，發動機的使用環境和使用條件相差甚大，對發動機的使用壽命產生較大影響。
二．「視情」壽命
隨著許多先進的、能判斷發動機健康狀態的各種技術的採用，從上世紀七十年代中後期開始，一些航空發動機的壽命，從「規定」轉變為「視情」了，即發動機生產廠商，不給出出發動機規定的壽命（或僅作參考），而是使用者根據發動機健康狀態，判斷發動機是否需要翻修，發動機的壽命變成了「視情」壽命。在採用視情壽命概念後，同一型號的不同發動機，壽命各異差別極大。現代多數的民用大涵道比渦扇發動機，均採用「視情」壽命
需要說明的是，當發動機採用「視情」壽命時，發動機的一些主要零件，例如壓氣機盤、渦輪盤、機匣與軸等，仍然有規定的額定壽命，這些零件稱為「有限壽命的零件」，每型發動機均有專門的「有限壽命的零件」清單，清單中列出這些零件的名稱，以及規定的小時與循環數壽命。
根據發動機的健康狀況，認為發動機狀況良好，仍可以繼續工作時；如果有某一個「有限壽命的零件」壽命到期，則需更換這個零件所在的單元體，完成後發動機繼續工作，不對發動機的壽命構成影響。
世界上主要航空發動機大修時間 ：
1、AL-31F大修間隔原來只有640小時，後來做了延壽才達到800小時
2、米格-21（殲7），大修時間在100小時，頻繁的換裝會耽誤飛機的部署和戰鬥的。
3、與米格-21同時期的F-4所用的J-79發動機，壽命就達到4000小時
4、F-15用的F-110發動機壽命可達6000-8000小時
5、F-22用的F-136發動機壽命為13000小時以上6、歐美民航的飛機使用的發動機，大修時間在10000小時
7、據認為中國的太行發動機大修時間約為3000小時
以上提供的數據源自互聯網，僅供參考
1、世界航空發動機主要分為為歐美與俄羅斯兩在類別
2、壽命的巨大不同來源兩者對航空發動機的定位不同，歐美（主要是美國）定位為耐用品，俄羅斯則定位為消耗品
3、NASA自「阿波羅」登月後統籌完成的發動機節油和延壽等主要性能參數的提升，因此才有了今天歐美航空發動機優秀性能
4、節油與延壽主要方面為設計優化、材料科學等的提升
五、航空發動機控制技術
隨著航空技術的發展，航空噴氣發動機設計越來越複雜、功能更加多樣，所處的環境多樣性，因此感知發動機工作狀態、傳輸數據、分析處理等控制技術必然要求更高
機械控制跨入電子感測控制技術時代
此部分內容太過複雜，本人不是機電專業，因此也只是抽象理解，通俗講就像汽車一樣，性能越提升，今天汽車控制技術與十幾年前已是不可同日而語，如有興趣請大家自行查閱資料學習。
六、航空發動機與空軍
1、義大利人杜黑的「制論權」，從理論說明空軍對軍事戰爭的影響，讓戰爭的維度從平面轉換成立體
2、海軍要能制海權首先須有制空權，沒有制空權的海軍是不可能生存的
3、強大的空軍必然有強大的各類軍事用機種，其中發動機是最重要的因素之一。放眼全世界，能夠獨立自主設計製造航空噴氣發動機的國家屈指可數
4、航空發動機被稱為「工業皇冠上的明珠」，要想摘得此明珠，需要的最好的科技人員、工程人員、材料、工藝、設計方案，總之一切都必須是最好的，同樣也是最為昂貴的，因此決定航空發動機製造不適合零星生產，必須是批量生產製造，不然當今世界任何強國都是無法承受的，只有批量才能做到裝備戰機的規模，沒有一定規模的空軍（縱然質量高）也難稱強國空軍
5、航空發動機的壽命不足，頻繁的換裝會耽誤飛機的部署和戰鬥值班
以上僅是個人理解，因涉及知識面較廣，也不能詳細論述，如有不足，歡迎各位指出，謝謝！
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