涡轮风扇发动机和涡轮螺旋桨发动机特点

航空发动机中,涡喷、涡扇、涡浆发动机各有什么优缺点,分别装配在哪些类型的飞机上?
涡喷:喷气速度高,低速耗油相对较高,推力完全来自燃烧室喷出的高温燃气,喷气速度高,高空高速性能好。民用领域基本被淘汰,军用机还有不少在用。适合长时间高速飞行的飞行器,比如米格25。涡扇:可以理解为在涡喷的基础上加装外涵道风扇(咱们常坐的客机的发动机正面的那个风扇就是了)而成,推力来自燃烧室喷出的高压燃气加外面的风扇,低速经济性好,推力极大,但结构复杂且由于喷气速度低,高空高速性能略逊于涡喷。目前主流动力,民航(波音空客几乎全部)、军机(现代战斗机几乎全部)都在用。涡浆:相当于涡扇发动机的外涵道无限扩大,变成一个螺旋桨(也可能是一对,比如A400和An-70)。低速经济性更加明显,推力大,相比涡扇结构更简单一些,但是由于主要推力来自外涵道的风扇,燃气的动力所占比例不大,故只再亚音速飞机上使用。主要用户是一些支线客机(支线的螺旋桨小飞机)和一些军用低速机(比如图-95、P-3C)。提一下外涵道这个概念。之前介绍过涡喷、涡桨的推力有一部分来自外面的风扇旋转吹气,有一部分来自燃烧室喷出的高压燃气。也就是说,进入发动机的空气部分被风扇扇出去,部分被燃烧室喷出去。扇出去的空气的质量:喷出去的空气的质量=涵道比。涵道比高,那么低速下燃油经济性就更好,同时高速性能变差。涡喷机相当于涵道比为零,因为它没有扇出去的空气质量。大部分现代战斗机采用的涡扇发动机是低涵道比发动机,喷出的气体所占比重较大,涵道比不到1,一般是0.5-0.9吧。大部分现代军用运输机、几乎全部民航机采用的涡扇都是大涵道比发动机,扇出的气体所占比重较大,一般涵道比能有6-9,现在据说已经有涵道比超过10的涡扇发动机啦。涡桨发动机相当于涡扇机的外涵道无限扩大,因为螺旋桨扇出去的气体几乎是全部的动力来源。当然也不尽然,听说图-95在飞到0.9马赫的时候,喷气推力所占比例能超过1/3。
再补充一个直升机用的涡轴发动机,类似于涡浆,但动力不是直接输出发动机前部的螺旋桨,而是通过一个变速器输送到直升机顶部提供升力和动力的那个大型螺旋桨
此外还有冲压发动机,航空方面好像除了X-34外没人用,基本是导弹用,特点是:没速度发动不了,基本要2马赫才能发动,利用高速空气的冲压效应达到压缩空气作用,非常适合于高马赫(2-6马赫)飞行。脉冲式喷气发动机:结构本人补清楚,只知道二战时德国V1上用过,油耗大,飞的慢还飞不高,现在没人用他了。还有爆震发动机:现在最热门也最有潜力的全新革命性发动机,利用燃料爆轰产生的爆轰波达到压缩作用,每秒点火爆震100次以上,推重比可达20,具有结构简单、尺寸小、适用范围广、成本低等优点,有传闻说“曙光女神”上装的就是这玩意,国外对其关键技术严格保密,可借鉴的资料很少。还有个是很古老的,活塞发动机,,靠像汽车那样的四冲程活塞发动机带动螺旋桨,二战后基本被喷气或涡扇发动机取代。
当燃气发生器相同,可用功相等的条件下,将可用功分配给更大量的气体,可以得到更大的推力。同时,既要增大发动机推力,又要保持较高推进效率的最佳方案是加大喷射气流质量,降低喷射气流速度,。增加涵道比可以将可用功分配给大量的喷射流,所以军用运输机和旅客机上采用涡桨或大涵道比涡扇发动机。
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问答题简答题涡轮风扇发动机的三个主要技术参数是什么? 参考***
2)涡轮前温度
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1.问答题 参考***
空气经过风扇后一部分在核心发动机外流过,这个气流通道我们称为外涵道;
一部分通过核心发动机,其过程与喷气式......2.问答题 参考***
涡轮风扇式发动机。
3.问答题 参考***
马力质量比高、构造简单,维护容易、使用航空煤油,经济性比活塞式发动机优越,还有发动机的马力可以做得很大活塞式很难做到。
4.问答题 参考***
涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇式发动机和涡轮轴发动机。
5.问答题 参考***
优点:重量轻、推力大适用于高速飞行。
缺点:耗油大、经济性差。F22“猛禽”装备超级心脏:F119涡轮风扇发动机
来源:新华网
第1页 :普惠F119是为F-22研制的发动机
原文配图:F-22“猛禽”战机正面。
原文配图:F119发动机进行试车。
  普惠F119(公司编号PW5000)是由普惠公司为洛克希德马丁公司的F-22“猛禽”战机研制的加力涡轮风扇发动机。
  F119发动机推力达到160千牛,可保证F-22战机不开后燃器而进行超音速飞行(超音速巡航)。相对于普通第四代军用飞机引擎,F119在零件数量少40%的情况下能多输出22%的推力。
  F119发动机采用了推力矢量技术。发动机喷口能在纵向偏转±20度,给F-22带来更佳的机动性。
  F119发动机的发展型为F135,推力达到180千牛,已装备在F-35“闪电”战机。
(责任编辑:UN630)
原标题:F-22的超级心脏:F119发动机
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飞机涡轮风扇发动机原理
& & 燃气涡轮发动机最大的用途是用作飞机发动机,而且航空发动机绝大多数是燃气涡轮发动机,称为航空燃气涡轮发动机,主要有四种类型,涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机,用的最广的是前两种。上一节介绍了涡喷发动机,涡喷发动机耗油大,但超音速飞机必须使用涡喷发动机;在亚音速使用涡喷发动机则经济性差,在亚音速飞行特别是民用航空多用涡扇发动机,本节介绍涡轮风扇发动机,简称涡扇发动机。&
& & 涡扇发动机包括轴流式压气机、环形燃烧室(或环管燃烧室)、轴流式涡轮组成的核心机与风扇组成,风扇由核心机带动。本节通过一个涡扇发动机模型来说明基本结构与简单原理,模型仅由主要部件组成,静叶不显示;润滑系统、启动系统等附属系统示意性显示;模型各部件比例未与任何实际发动机相同,模型仅作基本结构与原理演示。
& & 涡扇发动机的推力来自两个方面:一部分是核心机喷出的燃气产生推力;更多的是风扇旋转产生推力。由于风扇只能运行在低转速,压气机需要较高转速,于是有二转子或三转子涡扇发动机。
图1是涡扇发动机模型的转子,是由三个转子组成的三转子结构:高压涡轮(1级)与高压压气机(6级)同轴,共同构成高压转子,见剖面图中红色部分;中压涡轮(1级)与中压压气机(4级)同轴,共同构成中压转子,见剖面图中***部分;低压涡轮(2级)与风扇同轴,共同构成低压转子,见剖面图中蓝色部分。三个转子轴线重合,低压转子轴在中心,中压转子轴是管状,套在低压转子轴上,高压转子轴也是管状,套在中压转子轴上。三个转子轴间有空隙,不直接接触,***在各自的轴承上,轴承固定在轴承机匣上,见剖面图中绿色部分。&
& & 三个转子各自运行在最佳转速,高压压气机运行在高转速,中压压气机转速一般比高压压气机略低些,风扇运行在低转速,压气机分两段不同转速可用较少级数达到较高的压缩比。
图1--3转子结构示意图
& & 图2是3转子涡扇发动机结构示意图,其中心部分与普通涡轮发动机一样,本模型采用环形燃烧室,只是转子为3转子结构。在低压转子前端头是风扇,在风扇外周是风扇包容机匣,用来保护风扇与***附件装置,风扇静子叶片可对风扇后的气流进行整流。
图2--3转子涡扇发动机结构图
& & 图3是3转子涡扇发动机工作区划分与气流走向图。一部分空气经过风扇进入压气机,经过燃烧室、涡轮从喷管喷出,这部分称为内涵气流;大部分空气经过风扇从核心机外壳的外环流过,称为外涵气流,外涵气流与内涵气流流量(质量)之比称为涵道比,本模型属大涵道比涡扇发动机。&
& & 内涵气流经过风扇与中压压气机与高压压气机得到较高的气压(增压比达24以上)。图中白色箭头线是在压气机内气流走向。在燃烧室升温膨胀得到很高的速度喷向涡轮机,第一级涡轮以很高转速带动高压压气机旋转,第二级涡轮以低一些的转速带动中压压气机旋转,第三、四级涡轮以较低转速带动风扇旋转,图中橙红色箭头线是在燃烧室经过涡轮的气流走向。外涵气流由风扇推动产生,图中浅蓝色箭头线是外涵气流走向。
图3--3转子涡扇发动机工作气流图
& & 图4是***在机翼下的涡扇发动机,图中橙红色箭头线是内涵气流走向,白色箭头线是外涵气流走向,外涵气流与内涵气流的动能一起产生发动机的推力。
图4--***在机翼下的涡扇发动机
& & 涡扇发动机广泛用在民航客机、货运机,军用运输机、轰炸机等大型飞机。 

参考资料

 

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