渦輪風扇發(fā)動機簡介
發(fā)布日期:2023-01-29 22:30:01 來源:風機百科
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渦槳發(fā)動機的排氣速度太低,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(引擎排氣速度與飛行速度之比)兩個部分。提高燃氣在渦輪前的溫度和高壓壓氣機的增壓比(轉(zhuǎn)速),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,在飛行速度不變的前提下,提高渦輪前溫度,意味著提高渦輪葉片以及在同一根軸上的壓氣機的轉(zhuǎn)速,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。一般渦噴發(fā)動機的排氣速度大多超過音速,而飛機大多數(shù)時候是在亞音速飛行。因此,片面地加大熱功率,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,就在于既提高了渦輪前溫度,又不增加排氣速度(通過增加低速的排氣流量,降低平均排氣速度)。
渦扇發(fā)動機的結構,實際上就是渦輪噴氣發(fā)動機的后方再增加了1-2級低壓(低速)渦輪,這些渦輪帶動一定數(shù)量的風扇,消耗掉一部分渦噴發(fā)動機(核心機)的燃氣排氣動能,從而進一步降低燃氣排出速度。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(術語稱u201c內(nèi)涵道u201d),另一部分則直接從渦噴發(fā)動機殼外圍向外排出(u201c外涵道u201d)。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)臏u輪結構和增大風扇直徑,使更多的燃氣能量經(jīng)低壓渦輪驅(qū)動風扇傳遞到外涵道氣流,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。但是大風扇直徑增加了發(fā)動機的迎風面積,所以涵道比大于0.3的渦扇發(fā)動機不適合超音速巡航飛行。雖然渦扇發(fā)動機降低了排氣速度,但并未降低推力,因為降低排氣速度的同時增加了(外涵)排氣流量。從涵道比的角度看,渦扇發(fā)動機是渦噴發(fā)動機和渦槳發(fā)動機的折中。
渦扇發(fā)動機優(yōu)點:推力大、推進效率高、噪音低、燃油消耗率低,飛機航程遠。
缺點:風扇直徑大,迎風面積大,因而阻力大,發(fā)動機結構復雜,設計難度大。