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活塞阀结构图(涡扇发动机结构图简化版)

时间:2022-05-16 12:00:03 来源:潭祖精密机械 作者:TANZU

所谓涡扇发动机,就是涡轮风扇发动机,也被称为内外涵道喷气发动机,这是一种使用燃气推动涡轮的航空发动机,主要特点很明显,其首级扇叶的面积非常大,大过涡轮喷气发动机很多。


发动机中,空气通过的涡轮发动机的通道被称为内涵道,而经由内涵道涡轮驱动首级增压扇叶推动空气经过的外侧部分被称为外涵道。显然增多扇叶以及增压能够同时获得螺旋桨和压缩空气所带来的好处,将部分吸入的空气通过发动机外围的外涵道直接流过从而增大推力。内外涵道的同时作用下,产生的效果相当于同时具有涡轮螺旋桨和涡轮喷气推进发动机的双重推力。


要了解涡扇发动机的具体优点,肯定要先从涡轮螺旋桨发动机和涡轮喷气发动机讲起。


涡轮螺旋桨发动机的原理大致与以活塞发动机为动力来源的传统发动机类似,都是靠螺旋桨旋转时带动空气流动从而获得飞机前进的推进力。大体上大同小异,区别主要在驱动螺旋桨中心轴的动力来源不同,还有就是涡桨发动机的燃气涡轮通常是以恒定的速率运转,而活塞动力的螺旋桨则会依照发动机的转速不同而有转速高低的变化。


而涡轮喷气发动机似乎更容易理解,其完全就是利用高温高压的燃气气流来产生推力,虽然工作效率高,飞行速度快,但油耗非常高,经济性也差上一截。涡喷发动机适合航行的范围很广,从低空低亚音速到高空超音速飞机都广泛应用。前苏联的战斗机米格-25高空超音速战机即采用米库林-图曼斯克设计局的涡喷发动机作为动力,曾经创下3.3马赫的战斗机速度纪录与37250米的升限纪录。


回到话题上来,两者技术思路结合的涡扇发动机从外观上看十分粗大,但事实上只有中间部分是靠喷气推进,而其它位置全都是靠扇风推进,这样子的动力均衡分配,单位推力小时耗油率比纯涡轮喷气佳,也比纯涡桨飞行速度快。


但是涡扇发动机高超音速飞行时其受到附面层影响,使其低气压高空与超音速下推力重量不佳。于是乎,涡扇发动机最适合飞行速度为每小时400至2000公里时使用(即中低速到1.6马赫的超音速),故此现在多数的喷气机发动机都是采用涡扇发动机作为动力来源,更快的机型就不适合使用涡扇发动机了,反而应该选择性能强大的涡喷发动机。


涡轮风扇发动机的涵道比是单位时间内不经过燃烧室的空气质量,与通过燃烧室的空气质量的比例。涵道比越小,飞机越依靠喷气推进,而涵道比越大,飞机就需要依赖通过外涵道的气流飞行。涵道比为零的涡扇发动机即是涡轮喷气发动机,早期的涡扇发动机和现代战斗机使用的涡扇发动机涵道比都较低,而现代的多数民航客机为了省油,发动机的涵道比越来越大,通常都在5以上,跟使用螺旋桨飞行其实是差不多。涵道比高的涡轮风扇发动机耗油较少,但推力却与涡轮喷气发动机相当,且运转时还宁静得多,更适合民用飞机。


那么想提高飞行速度,民航客机就需要换装更小的涵道比飞机,增加油耗和喷气量来获得更好的推进效果,而相应带来的就是更大的油耗和跟大的噪音,例如协和飞机这款曾经的超音速客机,可以说就几乎完全利用喷气飞行,但运营成本过高,如今早已停飞。


不管怎么说,不同涵道比的涡扇发动机各有利弊,但不能否认的是涡扇发动机绝对是人类航空工业的精华。


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