飛機渦輪噴氣發(fā)動機設(shè)備分析
渦槳發(fā)動機的推力有限，同時影響飛機提高飛行速度。因此必需提高噴氣發(fā)動機的效率。發(fā)動機的效率包括熱效率和推進效率兩個部分。那么，下面是由小編為大家整理了飛機渦輪噴氣發(fā)動機設(shè)備分析，歡迎大家閱讀瀏覽。
渦輪風扇噴氣發(fā)動機
二戰(zhàn)后，隨著時間推移、技術(shù)更新，渦輪噴氣發(fā)動機顯得不足以滿足新型飛機的動力需求。尤其是二戰(zhàn)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)動機效率要很高。渦輪噴氣發(fā)動機的效率已經(jīng)無法滿足這種需求，使得上述機種的航程縮短。因此一段時期內(nèi)出現(xiàn)了較多的使用渦輪螺旋槳發(fā)動機的大型飛機。
實際上早在30年代起，帶有外涵道的噴氣發(fā)動機已經(jīng)出現(xiàn)了一些粗糙的早期設(shè)計。40和50年代，早期渦扇發(fā)動機開始了試驗。但由于對風扇葉片設(shè)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)動機要求的風扇葉片，從而揭開了渦扇發(fā)動機實用化的階段。
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)動機進行了非常重要的科研工作。55到56年研究成果轉(zhuǎn)由通用電氣公司(GE)繼續(xù)深入發(fā)展。GE在1957年成功推出了CJ805-23型渦扇發(fā)動機，立即打破了超音速噴氣發(fā)動機的大量紀錄。但最早的實用化的渦扇發(fā)動機則是普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney)公司的JT3D渦扇發(fā)動機。實際上普·惠公司啟動渦扇研制項目要比GE晚，他們是在探聽到GE在研制CJ805的機密后，匆忙加緊工作，搶先推出了了實用的JT3D。
1960年，羅爾斯·羅伊斯公司的“康威”(Conway)渦扇發(fā)動機開始被波音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)動機，標志著渦扇發(fā)動機的全面成熟。此后渦輪噴氣發(fā)動機迅速的被西方民用航空工業(yè)拋棄。
渦輪風扇噴氣發(fā)動機的原理
渦槳發(fā)動機的推力有限，同時影響飛機提高飛行速度。因此必需提高噴氣發(fā)動機的效率。發(fā)動機的效率包括熱效率和推進效率兩個部分。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，自然會使排氣速度加大。而流速快的氣體在排出時動能損失大。因此，片面的加大熱功率，即加大渦輪前溫度，會導致推進效率的下降。要全面提高發(fā)動機效率，必需解決熱效率和推進效率這一對矛盾。
渦輪風扇發(fā)動機的妙處，就在于既提高渦輪前溫度，又不增加排氣速度。渦扇發(fā)動機的結(jié)構(gòu)，實際上就是渦輪噴氣發(fā)動機的前方再增加了幾級渦輪，這些渦輪帶動一定數(shù)量的風扇。風扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發(fā)動機一樣，送進壓氣機(術(shù)語稱“內(nèi)涵道”)，另一部分則直接從渦噴發(fā)動機殼外圍向外排出(“外涵道”)。因此，渦扇發(fā)動機的燃氣能量被分派到了風扇和燃燒室分別產(chǎn)生的兩種排氣氣流上。這時，為提高熱效率而提高渦輪前溫度，可以通過適當?shù)?渦輪結(jié)構(gòu)和增大風扇直徑，使更多的燃氣能量經(jīng)風扇傳遞到外涵道，從而避免大幅增加排氣速度。這樣，熱效率和推進效率取得了平衡，發(fā)動機的效率得到極大提高。效率高就意味著油耗低，飛機航程變得更遠。
渦輪風扇噴氣發(fā)動機的優(yōu)缺點
如前所述，渦扇發(fā)動機效率高，油耗低，飛機的航程就遠。
但渦扇發(fā)動機技術(shù)復雜，尤其是如何將風扇吸入的氣流正確的分配給外涵道和內(nèi)涵道，是極大的技術(shù)難題。因此只有少數(shù)國家能研制出渦輪風扇發(fā)動機，中國至今未有批量實用化的國產(chǎn)渦扇發(fā)動機。渦扇發(fā)動機價格相對高昂，不適于要求價格低廉的航空器使用。
沖壓噴氣發(fā)動機
沖壓噴氣發(fā)動機的誕生
早在1913年，法國工程師雷恩·洛蘭就提出了沖壓噴氣發(fā)動機的設(shè)計，并獲得專利。但當時沒有相應(yīng)的助推手段和相應(yīng)材料，只停留在紙面上。1928年，德國人保羅·施米特開始設(shè)計沖壓式噴氣發(fā)動機。最初研制出的沖壓發(fā)動機壽命短、振動大，根本無法在載人飛機上使用
于是1934年時，施米特和G·馬德林提出了以沖壓發(fā)動機為動力的“飛行炸彈”，于1939年完成了原型。后來這一設(shè)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)動機用在戰(zhàn)斗機上。1941年，特勞恩飛機實驗所主任、物理學家歐根·森格爾博士在呂內(nèi)堡野外進行了該類型發(fā)動機的試驗，但最終未能產(chǎn)生具有實用意義的發(fā)動機型號。
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