02项目2 航空燃气涡轮发动机
【知识目标】
（1）掌握涡轮发动机的分类和组成；
（2）掌握涡轮发动机的基本工作原理；
（3）掌握涡轮发动机的构造。
【能力目标】
（1）能分辨涡轮发动机的各个组成部分；
（2）能简述涡轮发动机的基本工作原理。
【素质目标】
（1）具有艰苦朴素的工作作风和迎难而上的工作信念；
（2）具备一定的创新意识；
（3）养成严谨细致的工作作风。
【学习导航】
本项目主要学习涡喷发动机的结构组成。
【问题导入】
从1903年世界上第一架飞机升空到第二次世界大战末期，所有飞机都使用航空活塞发动机作为动力装置。20世纪40年代中期，在军用和大型民用飞机上，燃气涡轮发动机逐步取代了航空活塞发动机，得到了快速发展。与燃气涡轮发动机相比，小功率航空活塞发动机比较经济，在轻型低速飞机上仍得到较普遍应用。那么：
1.与航空活塞发动机相比，燃气涡轮发动机的优点在哪里？
2.涡喷、涡桨、涡扇、涡轴发动机的区别在哪里？
3.未来航空发动机的发展方向是什么？
航空活塞发动机的发明帮助人类实现了航空飞行，但随着人类对高速飞行的追求，航空活塞发动机工作原理的局限性凸显。具体而言，航空活塞发动机通过驱动螺旋桨产生推力，在飞行器高速飞行时，螺旋桨桨尖的空气被强烈压缩后形成一种强压力波——激波，会对螺旋桨带来极大的阻力，甚至可能造成螺旋桨折断，从而引起推进效率急剧下降，因此，采用航空活塞发动机与螺旋桨的飞行器无法实现超声速飞行。为了获得更高的飞行速度，航空燃气涡轮发动机应运而生。
1937年，英国工程师Frank Whittle与德国工程师Hans von Ohain分别独立发明了涡喷发动机，开启了人类动力史的新篇章。涡喷发动机首先应用在有人驾驶飞机上，1951年，世界上第一款采用涡喷发动机的无人机“火蜂”诞生。在涡喷发动机的基础上，相继衍生出了多种燃气涡轮发动机：1945年，涡桨发动机问世，凭借其低油耗的优势，从问世至今在无人机中得到了广泛应用，如著名的美国MQ-9“收割者”无人机、中国“翼龙-Ⅱ”无人机等；1950年，涡轴发动机研制成功，成为垂直起降无人机的主要动力装置，如美国的“火力侦察兵”无人机；1957年，美国General Electric Company发明了第一台连续稳定工作的CJ805-23涡扇发动机，兼具低油耗和大推力的特点，在大型无人机中得到广泛应用，如美国的“全球鹰”无人机。
上述航空燃气涡轮发动机的工作原理衍生于涡喷发动机，但输出动力的方式有所不同。涡喷发动机通过向后喷出高速气流产生推力；涡桨发动机在涡喷发动机的基础上加装螺旋桨，燃气膨胀后驱动涡轮，涡轮带动螺旋桨旋转产生推力；涡轴发动机在涡喷发动机的基础上加装旋翼，燃气膨胀后驱动涡轮，涡轮带动旋翼旋转产生升力；涡扇发动机通过向后喷出高速气流产生推力，与涡喷发动机不同的是，涡扇发动机的气流通道为两通道或三通道。
本项目首先详细介绍涡喷发动机的工作原理、结构特点和发展历史，对于涡桨发动机、涡轴发动机和涡扇发动机，在工作原理、结构特点方面，重点介绍它们与涡喷发动机的区别，同时简要介绍各自的发展历史。
航空发动机发展史