詳解航空渦輪發(fā)動機-卷5

1、18渦噴渦噴/ /渦扇渦扇/ /渦槳渦槳簡單地說，從外形上看，就像搭積木一樣，把壓氣機、燃燒室和渦輪這三大核心部件裝在一根管子（術(shù) 語叫做涵道）里而，后而再加上加力燃饒室、噴管，就是一臺標(biāo)準(zhǔn)的渦輪噴氣發(fā)動機，簡稱渦噴。在 渦噴的前端加上直徑較大的螺旋槳，就是渦輪螺旋槳發(fā)動機，簡稱渦槳。將渦槳的螺旋槳外邊套上一個 管子（外涵道，原來的那根管子就叫內(nèi)涵道），就成了渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，簡稱渦扇。當(dāng)然，上邊說的只 是為了便于理解而大大簡化的左義，而實際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有那么簡單，特別是從渦噴到渦扇的這一步。渦噴、渦扇和渦槳的主要區(qū)別在于發(fā)動機的推力組成不同。渦噴最簡單，根據(jù)牛頓第三左律一作用力等于反作用力，渦噴發(fā)

2、動機把燃饒后的高溫髙壓氣流以很髙 的速度排岀噴管，相應(yīng)地獲得一個向前的推力。渦扇和渦槳就復(fù)雜一點了，其推力組成除了噴管排氣的 推力，還要加上前面風(fēng)扇或螺旋槳向后吹風(fēng)產(chǎn)生的拉力。更詳細(xì)地說起來，就不能不提到我們平常所說的渦噴費油，渦扇次之，渦槳省油。為什么這么說呢？ 如前所述，渦噴發(fā)動機的推力是由噴管排氣產(chǎn)生的，但是排岀的這股氣流還有很高的速度、溫度和壓力。 當(dāng)氣流噴岀噴管后，其中殘余的熱能、動能和壓力能就不能對發(fā)動機總推力有任何貢獻(xiàn)，所以浪費了燃 油，這種浪費是十分驚人的。渦噴發(fā)動機的優(yōu)點在于：一方而，由于其迎風(fēng)面積小，故總體阻力較小, 雷達(dá)反射面積也相應(yīng)減少，適合應(yīng)用于主要在地面引導(dǎo)下遂行國

3、土防空任務(wù)的髙空髙速截?fù)魴C上。另一 方而，隨著超視距空戰(zhàn)的發(fā)展，對戰(zhàn)斗機髙速巡航性能的重視又有所回升，而阻力較小的渦噴飛機可以 較容易地實現(xiàn)超音速巡航。渦扇發(fā)動機則不同。設(shè)計師們在渦扇發(fā)動機上采取了幾點措施，有效地利用了排氣中的殘余能量。首先, 在發(fā)動機前部設(shè)置風(fēng)扇，利用風(fēng)扇排氣產(chǎn)生推力。這個風(fēng)扇需要由后邊的渦輪驅(qū)動，當(dāng)燃?xì)鉀_擊渦輪, 驅(qū)動前部風(fēng)扇的時候，由于其對渦輪做功，氣流的溫度、速度和壓力都有所下降，這就降低了排氣的能 量損失。其次，在軍用渦扇發(fā)動機上，外涵道來流（風(fēng)扇排氣）在加力燃燒室與高溫燃?xì)饣旌?，被英?熱、加速、增壓，混合后排氣的總體溫度、速度和壓力進(jìn)一步下降，但此時的總排氣質(zhì)量

4、上升，大幅度 增加了總推力。在目前，只要設(shè)計上需要，渦噴發(fā)動機能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，渦扇發(fā)動機幾乎都能達(dá)到, 由于耗油率顯著降低，在航程上又具有渦噴發(fā)動機無法比擬的巨大優(yōu)勢， 所以當(dāng)今世界上的先進(jìn)戰(zhàn)斗機 均采用小涵道比的大推力渦扇發(fā)動機。18渦槳發(fā)動機的經(jīng)濟性更好。在渦槳發(fā)動機的推力構(gòu)成中，發(fā)動機排氣產(chǎn)生的推力微乎其微，甚至不到總 推力的 10%,燃燒室來的燃?xì)饽芰繋缀跞坑脕眚?qū)動前部的壓氣機和大直徑螺旋槳。于是，總體排氣 的溫度、壓力都很低，甚至同周國環(huán)境中的大氣的溫度壓力區(qū)別不大。同渦噴、渦扇相比，排氣速度也 大幅下降，總排氣質(zhì)量進(jìn)一步提髙。于是，渦槳發(fā)動機最省油。但是渦槳為什么沒有取代渦扇，

5、成為主 流選擇呢？這是因為渦槳發(fā)動機存在難以彌補的先天缺陷： 飛行速度不能太高， 不可能超過音速。 了解 空氣動力學(xué)的朋友都知道，任何飛行器在接近音速的時候會遇到一個巨大的難題一音障。當(dāng)使用渦槳 發(fā)動機的飛機時速達(dá)到 700900千米時，由于螺旋槳的直徑較大，槳尖的線速度就會接近甚至超過音 速，于是出現(xiàn)巨大的噪音、阻力和振動，甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動機空中解體。 音障的問題可以通過使用大后掠 角槳葉的方法得到部分緩解， 但無法最終解決。同時，由于渦槳發(fā)動機的巨大迎風(fēng)而積，相應(yīng)的阻力也 十分巨大。因此，渦槳發(fā)動機目前只在對速度和機動性要求不髙的運輸機和轟炸機上采用。結(jié)語我國的陸?？諜C械化兵器大多都有心臟病

6、，不論是飛機，坦克裝甲車輛還是艦艇，動力裝置都不盡如 人意。武器平臺受到重視了，動力裝置往往容易受到忽視。再加上常規(guī)動力在國際上大多都能買到，雖 然國外不會賣給我們最先進(jìn)的， 但是稍微落后的系統(tǒng)都還能用， 所以不容易下自行研制的決心。 搞動力 比搞平臺難，動力裝置在髙溫、高壓、髙轉(zhuǎn)數(shù)、高負(fù)荷等嚴(yán)酷條件下工作，外形又十分復(fù)雜，相互之間 干擾大，試驗花費的資金多，時間長，要建立許多特殊的實驗設(shè)備。所以動力裝置是資金密集、技術(shù)密 集、風(fēng)險密集的一個產(chǎn)業(yè)，搞得不好就會使企業(yè)瀕臨倒閉甚至破產(chǎn)。航空渦輪發(fā)動機的研制是一個系統(tǒng)工程，涉及到為數(shù)極多的學(xué)科和專業(yè)，諸如空氣動力學(xué)，流體力學(xué), 材料化學(xué)，機械加工，冶金工程，等等。它的研制需要雄厚的資金后盾，先進(jìn)的基礎(chǔ)學(xué)科研究以及大疑 經(jīng)驗教訓(xùn)的積累，和強大的綜合國力、正確的決策導(dǎo)向以及國家的全力支持也是分不開的。先進(jìn)的發(fā)動 機作為軍用飛機的強勁心臟，能使軍用飛機的戰(zhàn)斗力得到成倍增長。航空渦輪發(fā)動機工業(yè)還能產(chǎn)生溢 岀效應(yīng)，其派生出的艦用、車用、民用燃?xì)廨啓C可以成為艦艇和坦克裝甲車輛的優(yōu)秀動力裝置，以及 用于發(fā)電、熱聯(lián)供、地面輸氣加壓站和核生化洗消等多個方而。因此，擁有發(fā)達(dá)而獨立自主的航空渦輪 發(fā)動機工業(yè)不僅是一個國家強大的體現(xiàn)，更是苴叱咤萬里長空、布國威于四方，有效遏制一切分裂