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飛機渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機設備分析
渦槳發(fā)動(dòng)機的推力有限，同時(shí)影響飛機提高飛行速度。因此必需提高噴氣發(fā)動(dòng)機的效率。發(fā)動(dòng)機的效率包括熱效率和推進(jìn)效率兩個(gè)部分。那么，下面是由小編為大家整理了飛機渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機設備分析，歡迎大家閱讀瀏覽。
渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機
二戰后，隨著(zhù)時(shí)間推移、技術(shù)更新，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機顯得不足以滿(mǎn)足新型飛機的動(dòng)力需求。尤其是二戰后快速發(fā)展的亞音速民航飛機和大型運輸機，飛行速度要求達到高亞音速即可，耗油量要小，因此發(fā)動(dòng)機效率要很高。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機的效率已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足這種需求，使得上述機種的航程縮短。因此一段時(shí)期內出現了較多的使用渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機的大型飛機。
實(shí)際上早在30年代起，帶有外涵道的噴氣發(fā)動(dòng)機已經(jīng)出現了一些粗糙的早期設計。40和50年代，早期渦扇發(fā)動(dòng)機開(kāi)始了試驗。但由于對風(fēng)扇葉片設計制造的要求非常高。因此直到60年代，人們才得以制造出符合渦扇發(fā)動(dòng)機要求的風(fēng)扇葉片，從而揭開(kāi)了渦扇發(fā)動(dòng)機實(shí)用化的階段。
50年代，美國的NACA(即NASA 美國航空航天管理局的前身)對渦扇發(fā)動(dòng)機進(jìn)行了非常重要的科研工作。55到56年研究成果轉由通用電氣公司(GE)繼續深入發(fā)展。GE在1957年成功推出了CJ805-23型渦扇發(fā)動(dòng)機，立即打破了超音速?lài)姎獍l(fā)動(dòng)機的大量紀錄。但最早的實(shí)用化的渦扇發(fā)動(dòng)機則是普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney)公司的JT3D渦扇發(fā)動(dòng)機。實(shí)際上普·惠公司啟動(dòng)渦扇研制項目要比GE晚，他們是在探聽(tīng)到GE在研制CJ805的機密后，匆忙加緊工作，搶先推出了了實(shí)用的JT3D。
1960年，羅爾斯·羅伊斯公司的“康威”(Conway)渦扇發(fā)動(dòng)機開(kāi)始被波音707大型遠程噴氣客機采用，成為第一種被民航客機使用的渦扇發(fā)動(dòng)機。60年代洛克西德“三星”客機和波音747“珍寶”客機采用了羅·羅公司的RB211-22B大型渦扇發(fā)動(dòng)機，標志著(zhù)渦扇發(fā)動(dòng)機的全面成熟。此后渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機迅速的被西方民用航空工業(yè)拋棄。
渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機的原理
渦槳發(fā)動(dòng)機的推力有限，同時(shí)影響飛機提高飛行速度。因此必需提高噴氣發(fā)動(dòng)機的效率。發(fā)動(dòng)機的效率包括熱效率和推進(jìn)效率兩個(gè)部分。提高燃氣在渦輪前的溫度和壓氣機的增壓比，就可以提高熱效率。因為高溫、高密度的氣體包含的能量要大。但是，在飛行速度不變的條件下，提高渦輪前溫度，自然會(huì )使排氣速度加大。而流速快的氣體在排出時(shí)動(dòng)能損失大。因此，片面的加大熱功率，即加大渦輪前溫度，會(huì )導致推進(jìn)效率的下降。要全面提高發(fā)動(dòng)機效率，必需解決熱效率和推進(jìn)效率這一對矛盾。
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機的妙處，就在于既提高渦輪前溫度，又不增加排氣速度。渦扇發(fā)動(dòng)機的結構，實(shí)際上就是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機的前方再增加了幾級渦輪，這些渦輪帶動(dòng)一定數量的風(fēng)扇。風(fēng)扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發(fā)動(dòng)機一樣，送進(jìn)壓氣機(術(shù)語(yǔ)稱(chēng)“內涵道”)，另一部分則直接從渦噴發(fā)動(dòng)機殼外圍向外排出(“外涵道”)。因此，渦扇發(fā)動(dòng)機的燃氣能量被分派到了風(fēng)扇和燃燒室分別產(chǎn)生的兩種排氣氣流上。這時(shí)，為提高熱效率而提高渦輪前溫度，可以通過(guò)適當的渦輪結構和增大風(fēng)扇直徑，使更多的燃氣能量經(jīng)風(fēng)扇傳遞到外涵道，從而避免大幅增加排氣速度。這樣，熱效率和推進(jìn)效率取得了平衡，發(fā)動(dòng)機的效率得到極大提高。效率高就意味著(zhù)油耗低，飛機航程變得更遠。
渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機的優(yōu)缺點(diǎn)
如前所述，渦扇發(fā)動(dòng)機效率高，油耗低，飛機的航程就遠。
但渦扇發(fā)動(dòng)機技術(shù)復雜，尤其是如何將風(fēng)扇吸入的氣流正確的分配給外涵道和內涵道，是極大的技術(shù)難題。因此只有少數國家能研制出渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機，中國至今未有批量實(shí)用化的國產(chǎn)渦扇發(fā)動(dòng)機。渦扇發(fā)動(dòng)機價(jià)格相對高昂，不適于要求價(jià)格低廉的航空器使用。
沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機
沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機的誕生
早在1913年，法國工程師雷恩·洛蘭就提出了沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機的設計，并獲得專(zhuān)利。但當時(shí)沒(méi)有相應的助推手段和相應材料，只停留在紙面上。1928年，德國人保羅·施米特開(kāi)始設計沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機。最初研制出的沖壓發(fā)動(dòng)機壽命短、振動(dòng)大，根本無(wú)法在載人飛機上使用
于是1934年時(shí)，施米特和G·馬德林提出了以沖壓發(fā)動(dòng)機為動(dòng)力的“飛行炸彈”，于1939年完成了原型。后來(lái)這一設計就產(chǎn)生了納粹德國的V-1巡航導彈。此外納粹德國還曾試圖將沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機用在戰斗機上。1941年，特勞恩飛機實(shí)驗所主任、物理學(xué)家歐根·森格爾博士在呂內堡野外進(jìn)行了該類(lèi)型發(fā)動(dòng)機的試驗，但最終未能產(chǎn)生具有實(shí)用意義的發(fā)動(dòng)機型號。
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