【簡介:】原理
旁通比
渦輪風扇發(fā)動機 turbofan engine
渦扇引擎的旁通比(Bypass ratio,也稱涵道比)是不經(jīng)過燃燒室的空氣質(zhì)量,與通過燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。旁通比為零的渦扇
原理
旁通比
渦輪風扇發(fā)動機 turbofan engine
渦扇引擎的旁通比(Bypass ratio,也稱涵道比)是不經(jīng)過燃燒室的空氣質(zhì)量,與通過燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。旁通比為零的渦扇引擎即是渦輪噴氣引擎。早期的渦扇引擎和現(xiàn)代戰(zhàn)斗機使用的渦扇引擎旁通比都
較低。例如世界上第一款渦扇引擎,勞斯萊斯的Conway,其旁通比只有0.3?,F(xiàn)代多數(shù)民航機引擎的旁通比通常都在5以上。旁通比高的渦輪扇引擎耗油較少,但推力卻與渦輪噴氣引擎相當,且運轉(zhuǎn)時還寧靜得多?!?
由噴管排出燃氣和風扇排出空氣共同產(chǎn)生反作用推力的燃氣渦輪發(fā)動機。渦輪風扇發(fā)動機由風扇、壓氣機、燃燒室、驅(qū)動壓氣機的高壓渦輪、驅(qū)動風扇的低壓渦輪和排氣系統(tǒng)組成。其中壓氣機、燃燒室和高壓渦輪三部分統(tǒng)稱為核心機,由核心機排出的燃氣中的可用能量,一部分傳給低壓渦輪用以驅(qū)動風扇,余下的部分在噴管中用于加速排出的燃氣。風扇轉(zhuǎn)子實際上是 1級或幾級葉片較長的壓氣機,空氣流過風扇后,一部分流入核心機稱為內(nèi)涵氣流由噴管高速排出產(chǎn)生推力,另一部分圍繞核心機的外圍流過,稱為外涵氣流,也產(chǎn)生推力。這種有內(nèi)外二個涵道的渦輪風扇發(fā)動機又稱為內(nèi)外涵發(fā)動機。流經(jīng)外涵和內(nèi)涵的空氣流量之比稱為涵道比或流量比。涵道比對渦輪風扇發(fā)動機性能影響較大,涵道比大,耗油率低,但發(fā)動機的迎風面積大;涵道比較小時,迎風面積小,但耗油率大。內(nèi)外涵兩股氣流分開排入大氣的稱為分排式渦輪風扇發(fā)動機。內(nèi)外涵兩股氣流在內(nèi)涵渦輪后的混合器中相互滲混后通過同一噴管排入大氣的,稱為混排式渦輪風扇發(fā)動機。渦輪風扇發(fā)動機也可安裝加力燃燒室,成為加力渦輪風扇發(fā)動機。在分排式渦輪風扇發(fā)動機上的加力燃燒室可以分別安裝在內(nèi)涵渦輪后或外涵通道內(nèi),在混排式渦輪風扇發(fā)動機上則可裝在混合器后面。
涵道比
核心機相同時,渦輪風扇發(fā)動機的工質(zhì)(工作介質(zhì))流量介于渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪螺旋槳發(fā)動機之間。渦輪風扇發(fā)動機比渦輪噴氣發(fā)動機的工質(zhì)流量大、噴射速度低、推進效率高、耗油率低、推力大。50年代發(fā)展的第一代渦輪風扇發(fā)動機,其涵道比、壓氣機增壓比和燃氣溫度都較低,耗油率比渦輪噴氣發(fā)動機僅低25%左右,大約為 0.06~ 0.07公斤/?!r(0.6~0.7公斤/公斤力·時)。60年代末、70年代初發(fā)展了高涵道比(5~8)、高增壓比(25~30)和高燃氣溫度 (1600~1750K)的第二代渦輪風扇發(fā)動機,耗油率降低到0.03~0.04公斤/?!r(0.3~0.4公斤/公斤力·時),推力則高達200~250千牛(20000~25000公斤力)。高涵道比渦輪風扇發(fā)動機的噪聲低,排氣污染小,多用作大型客機的動力裝置,這種客機在11公里高度的巡航速度可達950公里/時。但這種高涵道比的渦輪風扇發(fā)動機的排氣噴射速度低,迎風面積大,不宜用于超音速飛機上。有些殲擊機使用了小涵道比、帶加力燃燒室的渦輪風扇發(fā)動機,在亞音速飛行時不使用加力燃燒室,耗油率和排氣溫度都比渦輪噴氣發(fā)動機低,因而紅外輻射強度較弱,不易被紅外制導的導彈擊中。使用加力作2倍以上音速的飛行時,產(chǎn)生的推力可超過加力渦輪噴氣發(fā)動機,地面標準大氣條件下的推重比已達8左右