头部装有机枪的拉进式战斗机需要采用协调机构,以保证子弹从旋转着的螺旋桨桨叶中间发射出去。
有的飞机将机炮炮管装在螺旋桨轴内,炮弹由桨轴内的炮管射出。螺旋桨旋转时产生一个反作用扭矩,大功率发动机的飞机常用较大的垂直尾翼或偏置垂直尾翼产生的力矩来加以平衡,也可以采用反向旋转的同轴螺旋桨来抵消反作用扭矩,如苏联的安22飞机。
现代的螺旋桨飞机多采用桨叶角可调的变距螺旋桨,这种螺旋桨可根据飞行需要调整桨叶角,提高螺旋桨的工作效率。
由于螺旋桨在旋转时,桨根和桨尖的圆周速度不同,为了保持桨叶各部分都处于最佳气动力状态,所以把桨根的桨叶角设计成最大,依次递减,桨尖的桨叶角最小工作状态的桨叶是一根悬壁梁受力态势,为了增加桨根的强度,桨根的截面积设计为最大。
一架飞机上桨叶数目根据发动机的功率而定,有2叶、3叶和4叶的,也有5叶、6叶的。
装于飞机头部的螺旋桨为拉力式螺旋桨,装于飞机后部的螺旋桨为推力式螺旋桨,还有既装有拉力式螺旋桨又装有推力式螺旋桨的飞机。
活塞式飞机“活塞式螺旋桨飞机”。以活塞式航空发动机作为动力,通过螺旋桨产生推进力的飞机。
由于活塞式发动机功率的限制和螺旋桨在高速飞行时效率下降,只适用于低速飞行。大多应用于轻型飞机和超轻型飞机等·不适合用于军事行动。活塞式飞机大多数服役于20世纪50年代以前,仅有少量小型飞机,超轻型飞机,无人机等采用此种发动机。
涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力,但油耗比涡轮风扇发动机高。
涡喷发动机分为离心式与轴流式两种,离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年发明,但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天,也没有参加第二次世界大战;轴流式诞生在德国,并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力于1944年夏投入战场。
相比起离心式涡喷发动机,轴流式具有横截面小,压缩比高的优点,当今的涡喷发动机大多为轴流式。
现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种,就必须遵循热机的做功原则。
在高压下输入能量,低压下释放能量。因此,从产生输出能量的原理上讲,喷气式发动机和活塞式发动机是相同的,都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段,不同的是,在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是连续进行的,气体依次流经喷气发动机的各个部分,就对应着活塞式发动机的四个工作位置。
空气首先进入的是发动机的进气道,当飞机飞行时,可以看作气流以飞行速度流向发动机,由于飞机飞行的速度是变化的,而压气机适应的来流速度是有一定的范围的,因而进气道的功能就是通过可调管道,将来流调整为合适的速度。
在超音速飞行时,在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速,此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍,大大超过压气机中的压力提高倍数,因而产生了单靠速度冲压,不需压气机的冲压喷气发动机。
进气道后的压气机是专门用来提高气流的压力的,空气流过压气机时,压气机工作叶片对气流做功,使气流的压力,温度升高。在亚音速时,压气机是气流增压的主要部件。
从燃烧室流出的高温高压燃气,流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。
燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,带动压气机旋转,在涡轮喷气发动机中,平衡状态下气流在涡轮中膨胀所做的功等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。
经过燃烧后,涡轮前的燃气能量大大增加,因而在涡轮中的膨胀比远大于压气机中的压缩比,涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多,发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。
从涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多,使发动机获得了反作用的推力。
一般来讲,当气流从燃烧室出来时的温度越高,输入的能量就越大,发动机的推力也就越大。
但是,由于涡轮材料等的限制,只能达到1650K左右,现代战斗机有时需要短时间增加推力,就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油,让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧,由于加力燃烧室内无旋转部件,温度可达2000K,可使发动机的推力增加至1.5倍左右。
其缺点就是油耗急剧加大,同时过高的温度也影响发动机的寿命,因此发动机开加力一般是有时限的,低空不过十几秒,多用于起飞或战斗时,在高空则可开较长的时间。
轴流式涡喷发动机的主要结构如图,空气首先进入进气道,因为飞机飞行的状态是变化的,进气道需要保证空气最后能顺利的进入下一结构:压气机。
进气道的主要作用就是将空气在进入压气机之前调整到发动机能正常运转的状态。在超音速飞行时,机头与进气道口都会产生激波。
空气经过激波压力会升高,因此进气道能起到一定的预压缩作用,但是激波位置不适当将造成局部压力的不均匀,甚至有可能损坏压气机。所以一般超音速飞机的进气道口都有一个激波调节锥,根据空速的情况调节激波的位置。