涡喷发动机
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典型涡喷发动机及应用型号涡喷发动机是一种常用的航空发动机,也被广泛应用于其他交通工具和工业领域。
在本回答中,我将介绍几种典型的涡喷发动机及其应用型号。
1. 帕特森T53帕特森T53 涡喷发动机由帕特森航空发动机公司(Pratt & Whitney)开发,广泛应用于直升机领域。
它采用了自由涡轮结构,具有较高的功率输出和可靠性,经过多年的改进已成为引擎评估的标准之一。
在军用直升机如美国AH-1眼镜蛇和UH-1休伊直升机中广泛使用。
2. 艾伯特Ae 2100艾伯特Ae 2100 涡喷发动机由艾伯特公司(Rolls-Royce)开发,用于各类中型和大型运输飞机。
它采用了双轴结构,具有较高的推力和燃效。
该发动机在美国C-130运输机和日本XC-2飞机中得到应用,可满足长距离运输需求。
3. 奇科斯基XH-59奇科斯基XH-59 涡喷发动机由General Electric(GE)和奇科斯基飞机公司(Sikorsky Aircraft Corporation)共同开发,用于奇科斯基XH-59快速实验直升机。
该发动机采用了冷喷射技术,能够在较高速飞行状态下保持良好的动力性能。
奇科斯基XH-59 是世界上第一款超音速直升机,它的成功应用体现了涡喷发动机在高性能飞行器中的重要性。
4. 通用电气CF6通用电气CF6 涡喷发动机是一款商用航空发动机,广泛应用于中大型客机。
它具有较高的推力和燃效,适用于远程和国际航班。
该发动机在波音747、767和777等系列客机中得到应用,并得到了多个国际航空公司的认可。
5. 雷神F135雷神F135 涡喷发动机由Pratt & Whitney公司开发,用于F-35闪电II战斗机系列。
它采用了轴流式涡轮和冷却喷嘴技术,具有较高的推力和综合性能。
该发动机在战斗机领域具有重要意义,保障了F-35战斗机的作战效能。
以上是几种典型的涡喷发动机及其应用型号。
涡喷发动机凭借其高功率输出、高可靠性和较低的燃油消耗,广泛应用于各类飞机、直升机和其他交通工具。
1.涡喷发动机的工作原理?涡喷发动机以空气为介质,进气道将所需的的外界空气以最小的流动损失送到压气机;压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩做功,提高空气的压力;空气在燃烧室内和燃油混合燃烧,将燃料化学能转变成热能,生成高温高压燃气;燃气在涡轮内膨胀,将热能转为机械能,驱动涡轮旋转,带动压气机;燃气在喷管内继续膨胀,加速燃气,燃气以较高速度排出,产生推力。
2.涡轮发动机的特征,什么是燃气涡轮发动机的特性?发动机特性分哪几种?特征:发动机作为一个热机,它将燃料的热能转变为机械能,同时作为一个推进器,它利用所产生的机械能使发动机获得推力。
发动机的特性:燃气涡轮发动机的推力和燃油消耗率随发动机转速、飞行高度和飞行速度的变化规律叫发动机特性。
发动机特性分为:保持飞机高度和飞机速度不变的情况下,发动机推力和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。
在给定的调节规律下,保持发动机的转速和飞机速度不变时,发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的变化规律叫高度特性。
在给定的调节规律下,保持发动机的转速和飞行高度不变时,发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度(或马赫数)的变化规律叫速度特性。
3.净推力和总推力根据牛顿第2,第3定律,气流进入发动机和离开发动机的动量发生变化,产生推力。
净推力:取决于离开发动机的燃气动量与进来的空气动量加进来的燃油动量。
净推力还包括喷管出口的静压超过周围空气的静压产生的推力。
Fn=Qma(Vj-Va)+Aj(Pj-Pam)总推力:是指当飞机静止时发动机排气产生的推力,包括排气动量产生的推力和喷口静压和环境空气静压之差产生的附加推力。
Fg=Qma(Vj)+Aj(Pj-Pam)。
正常飞行时,压气机、扩压器、燃烧室、排气锥产生向前推力,涡轮、尾喷口产生向后的推力。
4.影响热效率的因素?热效率表明,在循环中加入的热量有多少变为机械功。
影响因素有:加热比(涡轮前燃气总温),压气机增压比,压气机效率和涡轮效率。
涡喷发动机原理
涡喷发动机是一种利用内燃机原理推动飞机前进的动力装置。
它的工作原理主要是通过将空气和燃料混合后在燃烧室内燃烧,产生高温高压的气体,然后将这些气体喷出,产生推力推动飞机前进。
首先,涡喷发动机的工作原理是基于牛顿第三定律的。
根据牛顿第三定律,每个作用力都有一个相等大小、方向相反的反作用力。
当燃烧室内的燃料燃烧时,产生的高温高压气体会被喷射出来,由于喷射的气体速度很高,根据牛顿第三定律,喷射的气体会产生一个相反方向的推力,推动飞机向前飞行。
其次,涡喷发动机的工作原理还涉及到空气的压缩和燃料的燃烧过程。
在涡喷发动机内部,空气首先会被压缩,然后与燃料混合并在燃烧室内燃烧。
燃烧产生的高温高压气体会通过喷嘴喷出,产生推力。
这个过程需要精密的控制和高效的燃烧技术,以确保燃料能够完全燃烧并产生足够的推力。
另外,涡喷发动机的工作原理还包括了涡轮的作用。
在涡喷发动机内部,涡轮通过喷气的高速流动带动,从而驱动压气机和风扇。
这样一来,涡轮可以帮助提高空气的压缩效率和推进效率,从而增加发动机的性能和效率。
总的来说,涡喷发动机的工作原理是通过将空气和燃料混合并燃烧,产生高温高压气体,然后将这些气体喷出,产生推力推动飞机前进。
这个过程涉及到牛顿第三定律、空气的压缩和燃料的燃烧,以及涡轮的作用。
涡喷发动机的工作原理是复杂而精密的,需要高超的技术和精密的工艺来实现。
涡喷发动机的出现,极大地推动了航空工业的发展,也为现代航空运输提供了强大的动力支持。
微型涡喷发动机市场发展现状概述微型涡喷发动机是一种小型、高效的发动机,被广泛应用于无人机、小型飞机和其他微型机器人中。
本文将对微型涡喷发动机市场的发展现状进行分析,包括市场规模、应用领域、竞争格局以及未来发展趋势等。
市场规模近年来,微型涡喷发动机市场呈现出快速增长的趋势。
一方面,无人机市场的快速发展推动了微型涡喷发动机的需求增长。
无人机在军事、民用、航拍等领域的广泛应用,需要小型、轻量化、高效的动力系统支持。
微型涡喷发动机正好满足这一需求,因其具有高功率密度、高可靠性和低燃料消耗等优势,成为无人机动力系统的首选。
另一方面,随着物联网、人工智能等新兴技术的快速发展,对于小型机器人和智能设备的需求也在增加。
微型涡喷发动机在这些领域发挥着关键作用,为小型机器人提供动力支持,有效促进了市场规模的扩大。
应用领域微型涡喷发动机的应用领域相对较广,主要包括以下几个方面:1.无人机市场:微型涡喷发动机广泛应用于无人机,包括军用和民用领域。
无人机在军事侦察、便携式通讯、航拍摄像等领域得到了广泛应用,其中微型涡喷发动机具有出色的性能和适应性,满足了无人机高强度、长时间飞行的需求。
2.小型飞机市场:微型涡喷发动机在小型飞机领域的应用也十分广泛。
随着私人飞机市场的发展,对小型、经济、可靠的动力系统的需求也在增加。
微型涡喷发动机具有高功率密度和低燃料消耗的特点,成为小型飞机的理想选择。
3.机器人市场:随着人工智能、机器人技术的快速发展,对于小型机器人的需求也在不断增加。
微型涡喷发动机作为小型机器人的主要动力源,具有功率大、重量轻、高效稳定的特点,可以满足机器人多样化的应用需求。
竞争格局目前,微型涡喷发动机市场存在着较为激烈的竞争。
主要竞争者包括国内外一些知名厂商和初创公司。
国外主要厂商包括美国的AeroVironment、Lockheed Martin等,英国的Rolls-Royce等,他们在无人机和小型飞机市场拥有较高的市场占有率和技术优势。
涡喷发动机是一种常见的飞机发动机,它由五大主要组件组成,每个组件都发挥着重要的作用。
在本文中,我们将深入探讨涡喷发动机的五大组件的名称和功能,以便更好地理解这一关键部件。
1. 压气机(Compressor)压气机是涡喷发动机中的首要组件之一,其主要功能是将空气压缩并送入燃烧室。
在压气机内部,空气经过多个级别的叶片和转子,逐渐被压缩成高压气体,为燃烧提供充足的气体。
压气机的效率和性能直接影响着发动机的功率和燃烧效率。
2. 燃烧室(Combustor)燃烧室是涡喷发动机中的另一个关键组件,其主要功能是将压缩空气与燃料充分混合并燃烧,产生高温高压的气体。
燃烧室内部的高温和高压条件是确保发动机能够提供足够推力的关键因素,同时也需要考虑减少对环境的污染。
3. 高压涡轮(High-Pressure Turbine)高压涡轮是涡喷发动机中的动力输出部分,其主要功能是通过燃烧室产生的高温高压气体来驱动压气机和涡轮风扇。
高压涡轮的设计和性能直接影响着发动机的功率输出和燃烧效率。
4. 推力涡轮(Turbine)推力涡轮是涡喷发动机中的另一个重要组件,其主要功能是通过高压涡轮所产生的动力来驱动飞机的推进装置,产生推力推动飞机飞行。
推力涡轮的设计和性能直接关系着飞机的速度和燃油消耗。
5. 推进装置(Propulsive Device)推进装置是涡喷发动机中的最终输出单元,其主要功能是将高速高温的喷气流转换为推力,推动飞机飞行。
推进装置的设计和性能直接影响着飞机的飞行性能和燃油效率。
涡喷发动机的五大组件——压气机、燃烧室、高压涡轮、推力涡轮和推进装置,在发动机的工作过程中各司其职,相互配合,共同保障了发动机的正常运转和飞机的安全飞行。
这些组件的设计、制造和性能都是航空工程领域中的重要研究方向,也是航空发展中不可或缺的宝贵成果。
在个人观点上,我认为对涡喷发动机五大组件的深入了解,有助于我们更好地理解现代飞机动力系统的精妙之处,也可以为未来航空工程的发展提供有益的启示和参考。
涡喷发动机的工作原理涡喷发动机,也称为涡轮泵喷射发动机,是一种常见的航空发动机类型,在现代航空领域得到广泛应用。
它采用了先进的涡轮泵喷射技术,以提供强大的推力和较高的效率。
本文将详细介绍涡喷发动机的工作原理,来帮助读者更好地理解这一发动机类型。
首先,涡喷发动机是一种内燃发动机,利用燃烧产生的高温高压气体产生推力。
它的基本工作原理可以概括为四个关键步骤:压缩、燃烧、膨胀和排气。
在压缩阶段,涡喷发动机采用多级压气机来将空气压缩,以提高密度和温度。
首先,进气口引导空气进入压气机,并通过一系列的旋转叶片进行压缩。
旋转叶片的角度和形状被设计成可变的,以便在不同工况下优化压缩效果。
通过这一过程,空气的能量被转化为了压缩空气的形式。
在燃烧阶段,将压缩后的空气与燃料混合,然后在燃烧室中进行点火。
燃料可以是液体燃料(如喷气燃料),也可以是固体燃料(如固体火箭发动机中使用的推进剂)。
燃烧产生的高温高压气体将进一步增加内部压力和温度。
然后,在膨胀阶段,高温高压气体将进入涡轮。
涡轮由一系列的旋转和静止叶片构成,它们都通过固定在同一轴上的转子相互连接。
当高温高压气体通过涡轮时,气体对旋转叶片施加压力,从而使涡轮旋转起来。
这种旋转运动被传递到轴上的其他零部件,如压气机和燃烧室,以维持发动机的持续工作。
最后,在排气阶段,废气通过喷管排出。
喷管是涡喷发动机的尾喷口,通过喷管的形状和设计来优化推力。
当废气通过喷管排出时,同时也产生了一个反向的推力,这推动了飞机或其他载具向前推进。
总的来说,涡喷发动机的工作原理是通过将空气压缩、燃烧、膨胀和排气的连续循环过程,将化学能转化为机械能。
这种工作原理使得涡喷发动机具有高效率、高推力和较小的体积,成为现代航空领域不可或缺的一部分。
尽管涡喷发动机的工作原理相对复杂,但它已被广泛应用于商用航空、军事航空甚至航天领域。
涡喷发动机的发展推动了航空技术的进步,并成为现代交通工具的核心动力系统之一。
更重要的是,涡喷发动机的高效率和低排放特性也有助于减少对环境的不良影响,推动了航空工业朝着更可持续的方向发展。
涡轮喷射发动机和涡轮风扇发动机的详细说明中国5代机出现后,大家讨论最热烈的问题就是发动机。
现在使用涡轮风扇发动机作为战斗机的引擎是主流,新型战斗机的引擎都为涡轮风扇发动机,但还有使用涡轮喷射发动机的战斗机。
涡轮喷射发动机和涡轮风扇发动机到底有什么本质的区别?和相互的优劣是什么?我们来分析一下。
涡轮喷射发动机涡轮喷射发动机(Turbojet,简称:涡喷发动机)是一种涡轮发动机。
涡喷完全是依靠燃气流产生推力的,通常用作高速飞机的动力。
耗油要比涡轮风扇发动机高。
一个典型的涡喷图解(箭头为气流方向):1-吸气2-低压压缩3-高压压缩4-燃烧5-排气6-热区域7-涡轮机8-燃烧室9-冷区域10-进气口涡喷的结构:进气道-进气道的主要作用是将空气在进入压缩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冲击波,空气经过冲击波压力会升高,因此进气道能起到一定的预压作用,但冲击波位置不适当的话将造成局部压力不均匀,甚至有可能损坏压缩机。
所有一般超音速飞机的进气道口都有一个冲击波调节锥,根据空速情况来调节。
通常飞机的进气道位于飞机的两侧或腹部,由于进气道紧贴机身,会受到附面层的影响,因此还会附带一个附面层调节装置。
所谓附面层是指紧贴机身表明流动的一层空气,其流速远低于周围的空气,但其的静压要高于周围的空气,形成压力梯度。
因为其能量低,不适于进入发动机而要排除。
又当飞机进入一定的攻击角度时,压力梯度会有变化,在压力梯度加大的部分将发生附面层分离现象,即本来贴紧机身的附面层突然脱落,形成乱流。
乱流是运动不规则的空气流动。
但不是说一定不好,在发动机中乱流可以使燃烧过程更充分。
压缩机-压缩机由固定叶片和旋转叶片组成。
一对固定叶片和旋转叶片称为一级,固定叶片固定在发动机的框架上,旋转叶片的转轴与涡轮相连。
现在的涡喷一般为8到12级。
级数越高往后的压力越大,当飞机在突然做高机动飞行时,流入压缩机前级的空气压力会突降,而后级压力很高,此时会出现空气由后级向前级反向膨胀,造成发动机工作极不稳定的状况,此状况称作“喘震”,这是极危险和致命的事故,会造成飞机发动机停机或甚至损坏发动机。
涡喷发动机标准
涡喷发动机的标准可能会因应用领域、制造商和具体型号而有所不同。
以下是一些常见的涡喷发动机标准的方面:
1. 性能标准:包括推力、功率、燃油效率、推力重量比等指标,这些标准反映了发动机的动力输出和性能水平。
2. 可靠性和耐久性:发动机需要在各种工况下可靠运行,并具有较长的使用寿命。
3. 燃油消耗和排放标准:对燃油消耗和废气排放有一定的要求,以满足环保和节能的目标。
4. 安全性标准:发动机需要符合相关的安全规定,以确保飞行安全。
5. 尺寸和重量限制:根据飞机或飞行器的设计要求,发动机的尺寸和重量需要符合特定的限制。
6. 可维护性和维修性:发动机的设计应便于维护和维修,以降低运营成本。
7. 噪音和振动标准:限制发动机产生的噪音和振动水平,以减少对环境和飞行器结构的影响。
8. 适应环境能力:发动机需要能够在不同的温度、湿度和海拔高度等环境条件下正常工作。
这些标准是涡喷发动机设计、制造和使用的重要考虑因素。
不同的应用领域可能会有额外的特定标准和要求。
此外,航空航天领域的相关机构和法规通常会制定和监督这些标准的执行,以确保发动机的质量和安全性。
一、前言涡喷发动机作为一种高效、大功率的航空推进系统,在现代航空领域扮演着至关重要的角色。
为了深入了解涡喷发动机的结构、工作原理及其在实际应用中的性能表现,我们组织了一次涡喷发动机的实训活动。
本次实训旨在通过实际操作,加深对涡喷发动机的理解,提高我们的实践技能和团队合作能力。
二、实训目的1. 理解涡喷发动机的结构和组成部分。
2. 掌握涡喷发动机的工作原理和燃烧过程。
3. 学习涡喷发动机的维护和故障排除方法。
4. 培养动手能力和团队合作精神。
三、实训时间与地点实训时间:2023年X月X日至X月X日实训地点:XX大学航空学院航空发动机实验室四、实训内容1. 涡喷发动机的结构认识首先,我们对涡喷发动机的各个部分进行了详细的了解,包括进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等。
通过实物展示和讲解,我们明白了每个部分的功能和作用。
2. 涡喷发动机的工作原理在了解了发动机结构的基础上,我们学习了涡喷发动机的工作原理。
涡喷发动机通过吸入空气,将其压缩、加热并燃烧,产生高温高压气体,推动涡轮旋转,进而驱动压气机和发动机整体工作。
3. 涡喷发动机的维护与故障排除我们学习了涡喷发动机的日常维护保养方法,包括润滑、清洁、检查和更换易损件等。
同时,我们还学习了如何识别和排除发动机的常见故障,如燃烧不稳定、振动过大等。
4. 实际操作在理论学习的指导下,我们进行了涡喷发动机的拆装和调试操作。
通过实际操作,我们加深了对涡喷发动机结构和工作原理的理解,提高了动手能力。
五、实训心得1. 理论学习与实践操作相结合通过本次实训,我深刻体会到理论学习与实践操作相结合的重要性。
只有将理论知识应用于实际操作中,才能真正掌握知识和技能。
2. 团队合作精神涡喷发动机的拆装和调试需要团队合作。
在实训过程中,我们互相帮助、共同解决问题,培养了团队精神。
3. 严谨的工作态度在实训过程中,我们严格遵守操作规程,严谨对待每一个步骤,确保了实训的安全和顺利进行。
涡喷发动机的工作原理
涡喷发动机(也称为涡轮风扇发动机)是一种常用于现代喷气式飞机的发动机。
以下是涡喷发动机的工作原理简要说明:
1.压缩空气:涡喷发动机的工作开始于空气的压缩。
它通过进气口吸入大量的空气,然后经过一系列的压缩机(又称为风扇)进行压缩。
这些压缩机通常由旋转的叶片组成,它们将空气压缩到更高的压力。
2.加燃烧:经过压缩的空气进入燃烧室,在其中与燃料混合并点燃。
燃料通常是喷射进燃烧室的,并且通过点火器点燃。
燃烧产生的高温高压气体通过燃烧室喷出。
3.推力产生:高温高压气体通过喷嘴喷出,产生向后的喷气推力。
这个过程中,喷气的加速作用类似于牛顿第三定律中的作用-反作用原理,喷气向后推,而发动机则受到相等大小的向前推力。
这种推力将飞机推动向前运动。
4.推力增强:在涡喷发动机中,还有一个关键组件是风扇。
风扇通常位于发动机前部,并由燃烧室后面的轴驱动旋转。
一部分空气经过风扇,产生附加的推力。
这个风扇推力通常比喷气产生的推力更大,因此它对于整个发动机的推力贡献非常重要。
涡喷发动机通过压缩空气、加燃烧、喷气产生推力,使飞机前进。
风扇的存在增加了推力,并提供了更高的效率和更低的噪音水平。
飞行原理(HowAndWhy)升力原理:飞机是比空气重的飞行器,因此需要消耗自身动力来获得升力。
而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用。
在下面这幅图里,有一个机翼的剖面示意图。
机翼的上表面是弯曲的,下表面是平坦的,因此在机翼与空气相对运动时,流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远,所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T> V2=S2/T1)。
根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。
”,因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。
F1、F2的合力必然向上,这就产生了升力。
从机翼的原理,我们也就可以理解螺旋桨的工作原理。
螺旋桨就好像一个竖放的机翼,凸起面向前,平滑面向后。
旋转时压力的合力向前,推动螺旋桨向前,从而带动飞机向前。
当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑,而有着复杂的曲面结构。
老式螺旋桨是固定的外形,而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计,改善螺旋桨性能。
飞行需要动力,使飞机前进,更重要的是使飞机获得升力。
早期飞机通常使用活塞发动机作为动力,又以四冲程活塞发动机为主。
这类发动机的原理如图,主要为吸入空气,与燃油混合后点燃膨胀,驱动活塞往复运动,再转化为驱动轴的旋转输出:单单一个活塞发动机发出的功率非常有限,因此人们将多个活塞发动机并联在一起,组成星型或V型活塞发动机。
下图为典型的星型活塞发动机。
现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前。
下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧。
风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机外。
而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空气,从而完成了一个工作循环涡轮喷气发动机这类发动机的原理基本与上面提到的喷气原理相同,具有加速快、设计简便等优点。
但如果要让涡喷发动机提高推力,则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比,这将会使排气速度增加而损失更多动能,于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。
因此涡喷发动机油耗大,对于商业民航机来说是个致命弱点。
涡轮喷气发动机的诞生二战以前,活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就,使得人类获得了挑战天空的能力。
但到了三十年代末,航空技术的发展使得这一组合达到了极限。
螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候,桨尖部分实际上已接近了音速,跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降,推力不增反减。
螺旋桨的迎风面积大,阻力也大,极大阻碍了飞行速度的提高。
同时随着飞行高度提高,大气稀薄,活塞式发动机的功率也会减小。
这促生了全新的喷气发动机推进体系。
喷气发动机吸入大量的空气,燃烧后高速喷出,对发动机产生反作用力,推动飞机向前飞行。
早在1913年,法国工程师雷恩·洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得专利。
但当时没有相应的助推手段和相应材料,喷气推进只是一个空想。
1930年,英国人弗兰克·惠特尔获得了燃气涡轮发动机专利,这是第一个具有实用性的喷气发动机设计。
11年后他设计的发动机首次飞行,从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。
涡轮喷气发动机的原理涡轮喷气发动机简称涡喷发动机,通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。
部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。
涡喷发动机属于热机,做功原则同样为:高压下输入能量,低压下释放能量。
工作时,发动机首先从进气道吸入空气。
这一过程并不是简单的开个进气道即可,由于飞行速度是变化的,而压气机对进气速度有严格要求,因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围。
压气机顾名思义,用于提高吸入的空气的的压力。
压气机主要为扇叶形式,叶片转动对气流做功,使气流的压力、温度升高。
随后高压气流进入燃烧室。
燃烧室的燃油喷嘴射出油料,与空气混合后点火,产生高温高压燃气,向后排出。
高温高压燃气向后流过高温涡轮,部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,驱动涡轮旋转。
由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上,因此也驱动压气机旋转,从而反复的压缩吸入的空气。
从高温涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速从尾部喷口向后排出。
这一速度比气流进入发动机的速度大得多,从而产生了对发动机的反作用推力,驱使飞机向前飞行。
涡轮喷气发动机的优缺点这类发动机具有加速快、设计简便等优点,是较早实用化的喷气发动机类型。
但如果要让涡喷发动机提高推力,则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比,这将会使排气速度增加而损失更多动能,于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。
因此涡喷发动机油耗大,对于商业民航机来说是个致命弱点。
涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机吸入的空气一部分从外部管道(外涵道)后吹,一部分送入内涵道核心机(相当于一个纯涡喷发动机)。
最前端的“风扇”作用类似螺旋桨,通过降低排气速度达到提高喷气发动机推进效率的目的。
同时通过精确设计,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,同样解决了排气速度过快的问题,从而降低了发动机的油耗。
由于该风扇设计要兼顾内外涵道的需要,因此难度远大于涡喷发动机。
涡轮风扇喷气发动机的诞生二战后,随着时间推移、技术更新,涡轮喷气发动机显得不足以满足新型飞机的动力需求。
尤其是二战后快速发展的亚音速民航飞机和大型运输机,飞行速度要求达到高亚音速即可,耗油量要小,因此发动机效率要很高。
涡轮喷气发动机的效率已经无法满足这种需求,使得上述机种的航程缩短。
因此一段时期内出现了较多的使用涡轮螺旋桨发动机的大型飞机。
实际上早在30年代起,带有外涵道的喷气发动机已经出现了一些粗糙的早期设计。
40和50年代,早期涡扇发动机开始了试验。
但由于对风扇叶片设计制造的要求非常高。
因此直到60年代,人们才得以制造出符合涡扇发动机要求的风扇叶片,从而揭开了涡扇发动机实用化的阶段。
50年代,美国的NACA(即NASA美国航空航天管理局的前身)对涡扇发动机进行了非常重要的科研工作。
55到56年研究成果转由通用电气公司(GE)继续深入发展。
GE在1957年成功推出了CJ805-23型涡扇发动机,立即打破了超音速喷气发动机的大量纪录。
但最早的实用化的涡扇发动机则是普拉特·惠特尼(Pratt&Whitney)公司的JT3D涡扇发动机。
实际上普·惠公司启动涡扇研制项目要比GE晚,他们是在探听到GE在研制CJ805的机密后,匆忙加紧工作,抢先推出了了实用的JT3D。
1960年,罗尔斯·罗伊斯公司的“康威”(Conway)涡扇发动机开始被波音707大型远程喷气客机采用,成为第一种被民航客机使用的涡扇发动机。
60年代洛克西德“三星”客机和波音747“珍宝”客机采用了罗·罗公司的RB211-22B大型涡扇发动机,标志着涡扇发动机的全面成熟。
此后涡轮喷气发动机迅速的被西方民用航空工业抛弃。
波音707的军用型号之一,KC-135加油机。
不加力式涡扇发动机实际上较为容易辨认,其外部有一直径很大的风扇外壳。
涡轮风扇喷气发动机的原理涡桨发动机的推力有限,同时影响飞机提高飞行速度。
因此必需提高喷气发动机的效率。
发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分。
提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比,就可以提高热效率。
因为高温、高密度的气体包含的能量要大。
但是,在飞行速度不变的条件下,提高涡轮前温度,自然会使排气速度加大。
而流速快的气体在排出时动能损失大。
因此,片面的加大热功率,即加大涡轮前温度,会导致推进效率的下降。
要全面提高发动机效率,必需解决热效率和推进效率这一对矛盾。
涡轮风扇发动机的妙处,就在于既提高涡轮前温度,又不增加排气速度。
涡扇发动机的结构,实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮,这些涡轮带动一定数量的风扇。
风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样,送进压气机(术语称“内涵道”),另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)。
因此,涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。
这时,为提高热效率而提高涡轮前温度,可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,从而避免大幅增加排气速度。
这样,热效率和推进效率取得了平衡,发动机的效率得到极大提高。
效率高就意味着油耗低,飞机航程变得更远。
加力式涡扇发动机非加力式涡扇发动机冲压喷气发动机此类发动机没有风扇等器件,完全靠高速飞行时产生的冲压效应压缩吸入的空气,点火、燃烧、后喷等原理。
因此其优点为结构简单、体积小、推力大、加速快。
缺点是需要外部能源进行启动(通常为火箭助推),不适合循环使用。
冲压喷气发动机的诞生早在1913年,法国工程师雷恩·洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得专利。
但当时没有相应的助推手段和相应材料,只停留在纸面上。
1928年,德国人保罗·施米特开始设计冲压式喷气发动机。
最初研制出的冲压发动机寿命短、振动大,根本无法在载人飞机上使用。
于是1934年时,施米特和G·马德林提出了以冲压发动机为动力的“飞行炸弹”,于1939年完成了原型。
后来这一设计就产生了纳粹德国的V-1巡航导弹。
此外纳粹德国还曾试图将冲压喷气发动机用在战斗机上。
1941年,特劳恩飞机实验所主任、物理学家欧根·森格尔博士在吕内堡野外进行了该类型发动机的试验,但最终未能产生具有实用意义的发动机型号。
二战后冲压发动机得到了极大的发展,为多种的无人机、导弹等采用。
冲压喷气发动机的原理冲压喷气发动机的核心在于“冲压”两字。
冲压发动机由进气道(也称扩压器)、燃烧室、推进喷管三部组成,比涡轮喷气发动机简单得多。
冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。
这一过程不需要高速旋转的复杂的压气机,是冲压喷气发动机最大的优势所在。
进气速度为3倍音速时,理论上可使空气压力提高37倍,效率很高。
高速气流经扩张减速,气压和温度升高后,进入燃烧室与燃油混合燃烧。
燃烧后温度为2000一2200℃,甚至更高,经膨胀加速,由喷口高速排出,产生推力。
因此,冲压发动机的推力与进气速度有关。
以3倍音速进气时,在地面产生的静推力可高达2OO千牛。
冲压喷气发动机目前分为亚音速、超音速、高超音速三类。
亚音速冲压发动机以航空煤油为燃料,采用扩散形进气道和收敛形喷管,飞行时增压比不超过1.89。
马赫数小于O.5时一般无法工作。
超音速冲压发动机采用超音速进气道,燃烧室入口为亚音速气流,采用收敛形或收敛扩散形喷管。
用航空煤油或烃类作为燃料。
推进速度为亚音速~6倍音速,用于超音速靶机和地对空导弹。