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世界上第一个涡轮喷气发动机就开始运行了

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发表于 2018-2-12 10:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 相山览胜 于 2017-9-3 12:12 编辑

航空发动机有多少种?不知道的还不快来补课
2017年09月03日 10:18:12
来源:中国先进制造技术论坛
http://news.ifeng.com/a/20170903/51853849_0.shtml

历史上到底有多少种航空发动机?基本原理又是怎样的?


星型发动机


▲星型发动机示意图,在其他更先进的航空发动机出现之前

大型飞机的发动机常采用星型设计



▲星型发动机属于活塞式发动机的一种

早在1903年,星型发动机就用在了飞机上

涡轮喷气发动机

▲涡轮喷气发动机简称涡喷发动机,其历史也很悠久

1937年,世界上第一个涡轮喷气发动机就开始运行了

▲从大的方面看,涡喷发动机由5个结构组成

空气从 进气道进入发动机后,首先被高速运转的压气机压缩,产生高压致密空气以提供大量氧气,燃烧室喷油燃烧,向后冲击涡轮机,而涡轮机又带动前面的的压气机,燃气流从喷口喷出产生推力。


▲1970年,通用电气的J85-GE-17A涡喷发动机


▲前苏联在1960年研制的高空高速截击机米格-25

涡喷发动机使用范围很广,从 低空低速到高空超音速飞机都有广泛应用。前苏联的战斗机米格-25高空超音速战机采用涡喷发动机,曾经创下 3.3马赫的飞行记录,也创下了 37250米的升限纪录。使用涡喷发动机的战斗机很适合在高空进行超音速飞行。

涡轮风扇发动机



▲涡轮风扇发动机简称涡扇发动机

很容易就能发现,涡扇发动机和涡喷发动机两者之间的区别。 涡喷只有一个空气通道,专业上叫做“涵道”,而涡扇发动机却有两个空气通道。也就是说,涡喷发动机是单涵道发动机,而涡扇是双涵道发动机。


▲发动机在运转时,外涵道与内涵道空气流量的比值叫做涵道比

规律是, 涵道比越大越省油,经济性越好,高涵道比的发动机在亚音速时有非常好的能效,所以它广泛地运用于客机、运输机等。


▲高涵道比的发动机,主要推力不是来自于向后喷出的高温燃气,而是来自于外涵道高速向后喷出的空气

现代战斗机也大多采用涡扇发动机,只是,为了追求高空的超音速性能,使用低涵道比的发动机。




▲美国F22猛禽战斗机使用的涡扇发动机,涵道比很低,只有0.3:1


涡轮螺旋桨发动机

▲涡轮螺旋桨喷气发动机,简称涡桨发动机

涡桨发动机的本质类似于 涡喷发动机接上一个减速器,并带动外部的螺旋桨。


▲中国自行设计研制的水陆两栖飞机蛟龙-600,采用国产WJ-6涡桨发动机


目前,蛟龙-600是 世界上最大的水陆两用飞机,于2016年7月23日总装下线。

涡桨发动机通常用在小型或低速的亚音速飞机上。但也有例外,俄罗斯的图-95战略轰炸蛟龙-600机使用的NK-12MV型涡桨发动机,让其达到925公里每小时的高速,接近音速。



▲俄罗斯的图-95战略轰炸机





▲每一个NK-12MV型涡桨发动机上有8个叶片,前后叶片采取同轴反转的模式



▲同轴反转示意图

桨扇发动机

涡桨发动机的燃油效率通常高于涡扇发动机,但它也不是尽善尽美,原因之一是,涡桨发动机上多了一个减速器,也就是变速齿轮。


变速齿轮的存在 一是增加了发动机重量,二是多少会带来一些功率上的损耗。

为此,有的国家研制一种 不需要变速齿轮的发动机,它就是桨扇发动机。




▲安-70运输机上的D-27浆扇发动机


由于和涡轮之间没有减速器,桨扇的螺旋桨转速非常高,带来的优点是 燃料效率进一步提高,而缺点是 噪音大,难以运用于追求舒适性的客机上。目前,只有安-70运输机使用浆扇发动机。


▲“安-70”运输机由乌克兰与俄罗斯共同研制开发,于1994年12月6日首飞

“安-70”的发动机,其叶片为前置,还有另一种桨扇发动机,其 叶片为后置,这就是通用电气早些年进行实验的发动机 GE36。


▲GE36桨扇发动机



▲GE36桨扇发动机示意图  


▲实验中的GE36,表现出了非常低的燃料消耗,但同样还是因为噪音大的问题,它没有被使用在任何飞机上

涡轮轴发动机

涡轮轴发动机简称涡轴发动机,顾名思义,它是 通过“轴”来传输动力。直升机、坦克、船舶上都有使用




▲涡轴发动机并非如此简单,但您可以借此理解其本质





▲ch-47支奴干直升机上的涡轴发动机


冲压发动机

无论是上文提到的涡喷还是涡扇发动机,它们的前部都有一个“压气机”,这可是个大块头,要是能把它去掉就太好了。问题是,没有了压气机,怎么压缩空气?

飞行器飞得越快,迎面而来的空气就越快,当快到几倍音速时,空气自然就得到了压缩。高压空气进入燃烧室,混入燃油,剧烈燃烧并向后高速喷出以得到动力。这就是 冲压发动机的原理。


▲图中的(a)代表传统的涡喷发动机,其结构很复杂

而(b)代表冲压发动机;(c)表示超燃冲压发动机

冲压发动机一般用在导弹和目前还在试验阶段的高超音速飞行器上。


来源:科普中国  制作:寒木钓萌



谁更科幻?中国三代区域防空舰视角大比拼
2017.09.03 10:17

http://news.ifeng.com/a/20170903/51853841_0.shtml#p=4


时事碎语:


图做的很漂亮!这个对喜欢航发研究的军迷,可当个资料保存起来。



评分

1

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发表于 2018-2-12 10:47 | 显示全部楼层
学习了!
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发表于 2018-2-12 10:45 | 显示全部楼层
基本看懂了。谢谢!
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发表于 2018-2-12 15:35 | 显示全部楼层
长知识,多谢科普。
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