航模航空发动机介绍.pdfVIP

三、航空發動機 飛行體如飛機或火箭之飛行，除了翼所獲得之空氣動力 外，最重要的還是推進系統。事實上，有些飛行體如彈 道飛彈，雖無機翼，但靠著噴射的反作用力仍然能夠飛 行。反之，若無推進系統，飛行體只能滑翔，即使滑翔 也必須先有初始高度及速度，沒有推進系統，又何能使 飛行體獲得預設的高度及速度？ 3.1 推進系統 飛行體所用的推進系統，如圖 示，有活塞螺旋槳piston prop) 、 渦輪螺旋槳turbo prop) 、渦輪 風扇turbo fan) 、渦輪噴射 (turbo jet) 、 渦輪噴射加後燃器(turbo jet  plus reheat) 、衝壓噴射(ramjet) 、 火箭(rocket)等，各自適用於不 同的高度與速度。假如推進系 統的重量相同，活塞螺旋槳的 推力最小，但效率最高。火箭 則推力最高，但效率最低。其 他推進系統則依序介於其間。 三、航空發動機 2 3.2 活塞螺旋槳(Piston Prop) 活塞螺旋槳應用往復式活塞引擎驅動螺旋槳。 活塞引擎就如汽車所使用者，唯飛機引擎之汽 缸數較汽車引擎之汽缸數多，且可能以星形排 列。當螺旋槳之葉片與空氣相對速度接近音速 時，會有震波產生，形成極大之震波阻力，使 得扭矩急速增加，故螺旋槳的轉速與前進速度 都有一定的限制。活塞螺旋槳飛機的最高飛行 高度約為$22,000$呎，最大飛行速度約為$300$ 節(浬/時) 。 三、航空發動機 3 3.3 渦輪螺旋槳(Turbo Prop) 與活塞螺旋槳不同的是， 渦輪螺旋槳係以渦輪引 擎取代活塞引擎而推動 螺旋槳，渦輪引擎主要 包含壓縮機(compressor) 、 燃燒室(burner) 、渦輪 (turbine)與噴嘴(nozzle) 。 空氣經壓縮機壓縮後進入燃燒室，噴入燃油使與空氣混合燃燒，產生 高溫高壓之混合氣體，向後膨脹轉動渦輪機，並經噴嘴噴出以產稱反 作用力。渦輪轉動的目的在於帶動壓縮機與螺旋槳，因螺旋槳轉速較 壓縮機慢，故須應用一組減速齒輪。在渦輪螺旋槳的系統中，螺旋槳 的推力約佔總推力的95% ，渦輪噴射的推力僅佔總推力的5% 。因渦輪 機構為純轉動，而無活塞與連桿之往復運動，在機械上轉速可以較快。 渦輪螺旋槳飛機的最高飛行高度約為38,000呎，最大飛行速度約為 500節(浬/時) ，仍然為次音速。 三、航空發動機 4 3.4 渦輪風扇(Turbo Fan) 渦輪風扇係將渦輪螺旋槳之螺旋 槳改為風扇(fan) ，風扇比螺旋槳 多了一個罩子(cowl) ，可以將相 對於風扇葉片的空氣速度降低。 螺旋槳直接暴露於氣流，當氣流 相對於螺旋槳速度接近音速時， 會產生震波，使螺旋槳推力急速降低，而扭矩則急速增加風扇罩子 則可將風扇葉片與外界流場阻隔，空氣進入罩子的部份，相對於葉 片的速度降低許多。因此，當飛行體速度接近音速，甚或超過音速 時，空氣相對於風扇葉片的速度仍然能維持在音速的0.4倍，風扇葉 片因而仍然能夠有效的運轉。 風扇葉片多而小，螺旋槳葉片少而大。空氣流過風扇的質量與流進 壓縮機經燃燒室、渦輪機、噴嘴而出的質量比稱為旁流比(by pass  ratio) ，渦輪風扇的旁流比約為5或6 。渦輪風扇(飛機的最高飛行高 度約為$68,000$呎，最大飛行速度約為900節(浬/時) ，已達超音速。 三、航空發動機