渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介
發(fā)布日期:2023-01-29 22:30:01 來(lái)源:風(fēng)機(jī)百科
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渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣速度太低,推力有限,同時(shí)影響飛機(jī)提高飛行速度,因此必需提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。發(fā)動(dòng)機(jī)的效率包括熱效率和推進(jìn)效率(引擎排氣速度與飛行速度之比)兩個(gè)部分。提高燃?xì)庠跍u輪前的溫度和高壓壓氣機(jī)的增壓比(轉(zhuǎn)速),就可以提高熱效率。因?yàn)楦邷亍⒏呙芏鹊臍怏w包含的能量要大。但是,在飛行速度不變的前提下,提高渦輪前溫度,意味著提高渦輪葉片以及在同一根軸上的壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速,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。一般渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣速度大多超過(guò)音速,而飛機(jī)大多數(shù)時(shí)候是在亞音速飛行。因此,片面地加大熱功率,即加大渦輪前溫度,會(huì)導(dǎo)致推進(jìn)效率的下降。要全面提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率,必需解決熱效率和推進(jìn)效率這一對(duì)矛盾。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的妙處,就在于既提高了渦輪前溫度,又不增加排氣速度(通過(guò)增加低速的排氣流量,降低平均排氣速度)。
渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),實(shí)際上就是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的后方再增加了1-2級(jí)低壓(低速)渦輪,這些渦輪帶動(dòng)一定數(shù)量的風(fēng)扇,消耗掉一部分渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)(核心機(jī))的燃?xì)馀艢鈩?dòng)能,從而進(jìn)一步降低燃?xì)馀懦鏊俣取oL(fēng)扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,送進(jìn)壓氣機(jī)(術(shù)語(yǔ)稱(chēng)u201c內(nèi)涵道u201d),另一部分則直接從渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)殼外圍向外排出(u201c外涵道u201d)。因此,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饽芰勘环峙傻搅孙L(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(dāng)?shù)臏u輪結(jié)構(gòu)和增大風(fēng)扇直徑,使更多的燃?xì)饽芰拷?jīng)低壓渦輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇傳遞到外涵道氣流,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(jī)的效率得到極大提高。效率高就意味著油耗低,飛機(jī)航程變得更遠(yuǎn)。但是大風(fēng)扇直徑增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的迎風(fēng)面積,所以涵道比大于0.3的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)不適合超音速巡航飛行。雖然渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)降低了排氣速度,但并未降低推力,因?yàn)榻档团艢馑俣鹊耐瑫r(shí)增加了(外涵)排氣流量。從涵道比的角度看,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的折中。
渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn):推力大、推進(jìn)效率高、噪音低、燃油消耗率低,飛機(jī)航程遠(yuǎn)。
缺點(diǎn):風(fēng)扇直徑大,迎風(fēng)面積大,因而阻力大,發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)難度大。