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航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是什么?為什么中國(guó)在這方面還是短板呢?

作者:Anita 發(fā)布時(shí)間: 2021-12-26 12:50:08

簡(jiǎn)介:】航空發(fā)動(dòng)機(jī)有很多種,有一些新概念發(fā)動(dòng)機(jī)是世界一流的,下面每一種大概簡(jiǎn)單介紹一下。
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)際上最早的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)都是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)很早就應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)有很多種,有一些新概念發(fā)動(dòng)機(jī)是世界一流的,下面每一種大概簡(jiǎn)單介紹一下。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)際上最早的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)都是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)很早就應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)當(dāng)中,主要工作原理是空氣通過壓氣機(jī)進(jìn)入燃燒室,燃油霧化之后跟空氣混合到一起,然后點(diǎn)燃它爆燃產(chǎn)生的空氣噴出噴口,這種發(fā)動(dòng)機(jī)由于技術(shù)年代早結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,所以技術(shù)要求很低現(xiàn)在的多數(shù)導(dǎo)彈也用這種動(dòng)力。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)就是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,而且直徑做的很?。]有外涵道)一般導(dǎo)彈都用它,材料要求也不高畢竟二戰(zhàn)時(shí)期的德國(guó)都搞出來了,缺點(diǎn)就是低速時(shí)燃燒效率低,而且非常耗油導(dǎo)致小短腿。

渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí),主要是增加了風(fēng)扇、壓氣機(jī)級(jí)數(shù)、外涵道使得油耗大大減少,它的內(nèi)涵道可以看作增加了壓氣機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),外涵道主要流過的是空氣還能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)行冷卻,它們之間的比例叫做涵道比,涵道比越大推力越大越省油。因?yàn)閮?nèi)涵道通過多級(jí)壓氣機(jī)對(duì)空氣壓縮所以進(jìn)入燃燒室的是壓縮過后的空氣,然后由于進(jìn)入的空氣更多氧含量更豐富更有助于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒,而且由于存在外涵道所以內(nèi)涵道產(chǎn)生的動(dòng)力會(huì)在外涵道吸走大量空氣,所以很小的內(nèi)涵道就能帶動(dòng)很大的外涵道,外涵道越大那么吸入或者叫壓縮的空氣越多,這樣噴出去的更多的是空氣而不是爆燃過后的空氣,這就是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)省油的秘密。

但是要強(qiáng)調(diào)的是,由于有外涵道的存在,所以渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)直徑很大,所以小型化很困難。由于多出風(fēng)扇和壓氣機(jī)級(jí)數(shù),超音速下的效率不如渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。壓氣機(jī)級(jí)數(shù)更多發(fā)動(dòng)機(jī)材料要求更高,因?yàn)槌惺艿目諝鈮毫υ酱?,多了幾?jí)壓氣機(jī)自然結(jié)構(gòu)重量也大體積也大,優(yōu)點(diǎn)就是非常省油而且推力非常大特別是亞音速的時(shí)候。

渦軸發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)通常用于直升機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)也是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)改變而來,最大的變動(dòng)是把渦輪的軸系通過機(jī)械裝置連接到了螺旋槳,工作原理是跟渦輪風(fēng)扇差不多的原理。

渦槳發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)常用于大型飛機(jī)例如運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)、無人機(jī)、初級(jí)教練機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)也是渦輪風(fēng)扇改出來的,也就是通過渦輪軸系把功率輸出到槳葉。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī),有人會(huì)以為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)只能用于航天技術(shù),但是實(shí)際上火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是可以航空也可以航天的,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的原理很簡(jiǎn)單,燃燒介質(zhì)在燃燒室爆燃,然后不斷通過燃料輸出保持持續(xù)爆燃,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)范圍廣推力也大,但是持續(xù)時(shí)間短太過于耗費(fèi)燃料,無偵8就采用液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間大約30分鐘,速度很高至少5馬赫起步。

超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部工作原理是利用特殊外形壓縮吸入的空氣,進(jìn)入燃燒室前讓空氣與燃料混合起來,輸送到燃燒室之后直接點(diǎn)燃噴出,它機(jī)械結(jié)構(gòu)少不像渦噴和渦扇燃燒室之后還有渦輪,它直接燃燒之后噴出結(jié)構(gòu)少適合高超音速,并且由于是利用空氣助燃,所以比火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)輕并且續(xù)航時(shí)間長(zhǎng),技術(shù)難點(diǎn)就是由于結(jié)構(gòu)非常少所以需要啟動(dòng)的時(shí)候需要助推,助推幫助超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)活的初期的進(jìn)氣,然后超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作大量的吸氣,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)少所以吸氣阻力小效率高,超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后空氣是以速超音速流進(jìn)燃燒室(渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)需要經(jīng)過壓氣機(jī)和渦輪機(jī),而渦扇要經(jīng)過風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪機(jī),經(jīng)過的裝置越多空氣流速越慢),所以要點(diǎn)燃非常非常困難,基本上難度跟在12級(jí)臺(tái)風(fēng)里面點(diǎn)火柴差不多。

我國(guó)在傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)這種傳統(tǒng)動(dòng)力方面是落后世界先進(jìn)水平的,但是在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)方面和美俄有一拼之力。

至于你說的為什么如此落后的問題我總結(jié)如下,1.我國(guó)在傳統(tǒng)領(lǐng)域本來就落后很多。2.基礎(chǔ)研究領(lǐng)域不夠重視。3.缺少實(shí)踐積累,發(fā)動(dòng)機(jī)是經(jīng)過無數(shù)次失敗才能成功。4.長(zhǎng)期投入不足,在我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)并不是立桿見影提升戰(zhàn)斗力的領(lǐng)域,所以長(zhǎng)期基本上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)沒有什么投入。5.發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)理論儲(chǔ)備不足,發(fā)動(dòng)機(jī)方面所有的級(jí)數(shù)理論都是國(guó)外的,那么你自然是落后于別人的。6.發(fā)動(dòng)機(jī)工藝不行(此問題近年來受國(guó)家重視),這個(gè)工藝主要就是指裝配工藝,由于發(fā)動(dòng)機(jī)是精密的組裝產(chǎn)品,所以自然對(duì)組裝要求非常高,而我國(guó)以前就不重視這類裝配技術(shù)工的培養(yǎng),一旦換人自然裝配技術(shù)就有差別。7.發(fā)動(dòng)機(jī)材料不行(此問題近年來得到好轉(zhuǎn)),由于我國(guó)錸合金的成功合成,使得近年來發(fā)動(dòng)機(jī)的材料得到比較好的解決。

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