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我们国产涡扇15发动机已经开始服役了,有谁解释一下涡扇发动机和涡桨发动机的区别?

2017-06-05  大隆龙

首先我们要了解涡喷发动机的结构,然后以此为基础去对比涡扇和涡轴发动机的区别

下图为涡喷发动机基本结构:


涡轮风扇发动机

涡扇发动机在涡喷发动机的基础上多了一个风扇和外涵道。当气流进入发动机后被分为两部分,大部分气流经过外涵道压缩后直接喷出,另一小部分则经过内涵道与燃料混合在燃烧室烧,膨胀的高温高压气流推动涡轮部件旋转,之后再喷出(内涵道相当于涡喷发动机)。有人会疑惑,前面的风扇和压气机的动力是谁提供的呢?其实就是内涵道燃烧室后面的涡轮,风扇压气机和涡轮是连在一根轴上的,涡轮转动时带动了前面的风扇和压气机转动。


下图为涡轮风扇发动机基本结构:


涡轮螺旋桨发动机

涡桨发动机外形和涡喷发动机是相似的,内部同样有压气机、燃烧室、涡轮等部件。但是涡桨发动机并不靠喷出气流产生推力,而是通过涡轮部件将大部分都动能转化为轴功率,带动螺旋桨旋转,从而产生推力(和涡扇发动机涡轮带动风扇旋转有一定的相似之处)。需要注意的是,由于航空发动机的涡轮转子速度很高。如果直接转化成轴功率,螺旋桨的转速将会很高,桨叶边缘很可能超过声速,这是十分危险的。因此,一般涡桨发动机内部会多出一个减速传动齿轮结构,间接带动螺旋桨旋转。

下图为涡轮螺旋桨发动机基本结构:

涡桨发动机的转动速率是一定的,靠的是改变桨的角度来改变发动机的推力大小。

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关于这个问题,百度搜索有很详尽的答案,这里引用三张图片说明涡轮喷气式发动机,涡轮风扇式发动机和涡轮螺旋桨发动机的区别。

上面是涡喷发动机


上面是涡轮风扇式发动机


上面是涡轮螺旋桨式发动机


上面是二战中星型活塞式螺旋桨发动机(要跟涡浆发动机区别开额,不要看见螺旋桨就说落后啊!)

区别显而易见,涡喷发动机优点加速好,高空高速好,缺点费油,最高可达2.2万米高空运行。涡扇发动机优点相对于涡喷发动机省油,中低空效率高,缺点是加速差点,高空效率不高,最大1.8万米。涡浆发动机比上面两种发动机都省油,中低空效率高,缺点是飞不快,巡航高度1万米左右吧。捎带脚说一下活塞式发动机,这个最省油,看看中国彩虹无人机就用的这种发动机,可以在天上飞两天!两天哪!缺点是飞不高因为它严重依赖空气,5千米到7千米也就这样了,更飞不快。

还有一种发动机叫:变循环发动机。最早应用在美国SR71黑鸟战略侦察机上,它可在3.2倍音速,高度可达2.5万米以上进行“巡航”飞行!要知道F22的超音速巡航也才1.6倍音速呀!它在中低空其实就是个涡喷发动机,到了高空打开阀门变成冲压发动机!高空效率非常高,现在美国的六代机和中国都在同步研制新一代变循环发动机!

最后我们看看超牛逼的氢氧火箭发动机:

以及最新黑科技的离子发动机
这东西牛逼,给卫星和太空站使用的,只要卫星持续供电它就可以不停工作N年!让卫星始终保持原轨道运行,长达几年,几十年!嗯,这玩意儿中国的!

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涡桨发动机是在涡轮后再加一自由涡轮,带动螺旋桨转动,燃料利用率提高,省油。但速度快时螺旋桨翼尖易达到音速,导致效率降低,阻力也大,所以飞行速度不高。

涡扇发动机是在涡桨基础上改进的。将螺旋桨直径缩小,叶片增多,是为风扇,放进外层壳体内,即形成发动机的外涵道。外涵道所占比例(涵道比)越大,就越省油,所以民用大型飞机多用之。但涵道比大了直径也大了,迎风阻力增大,导致速度降低,因此战斗机多用小涵道比涡扇。

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