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涡扇、涡轴、涡喷发动机有何区别?

2018-01-21  好了明理

从继承关系上看,涡扇和涡轴发动机都是在涡喷发动机基础上发展起来的飞机动力装置,涡喷是所有涡轮发动机的核心形式。

涡扇、涡轴、涡喷发动机有何区别?

轴流式涡喷发动机结构示意图

按照压气机结构,涡喷发动机分成离心式和轴流式,前者采用离心式压气机,后者采用轴流式发动机,现代涡喷发动机多为轴流式,以便获得更高的压缩比。

涡喷发动机做工过程经常被形象地说成suck-squeeze-bang-blow(吸气、压缩、燃烧、排气),也就是压气机对吸入空气进行压缩后提供给燃烧室,空气再次燃烧膨胀成为高温高压燃气,驱动涡轮高速旋转做工,之后高温高压燃气从尾喷管中喷出产生推力,而涡轮则带动压气机旋转继续压缩空气形成循环。从涡喷发动机的做工过程看,这种发动机完全依赖燃气流产生推力。

涡扇、涡轴、涡喷发动机有何区别?

涡扇发动机是涡喷发动机的进一步发展,基本结构与涡喷相同,只是在压气机前端增加了风扇,在高压涡轮后方增加了一到两级低压涡轮来驱动风扇,并在发动机壳体外增加了一个外涵道。风扇驱动的部分空气进入核心机参与燃烧做工,部分则进入外涵道直接产生推力。也就是说涡扇发动机同时通过核心机燃气和风扇气流来获得推力,所以耗油率要低于同推力涡喷。涵道比越大,风扇推力也越大增加,耗油率也就越低。同时外涵道的冷气流对核心机也起到冷却作用,能改善热段的工作状况。

涡扇、涡轴、涡喷发动机有何区别?

涡轴发动机结构示意图

涡轴发动机是直升机或倾转旋翼机的动力装置。涡轴发动机的核心机基本就是一台涡喷,但是核心机燃气不是直接向后喷出产生推力,而是被用于驱动一个自由涡轮,后者再通过一根传动轴把动力传递给变速箱,最后驱动旋翼旋转产生升力和前飞拉力。

涡轴发动机不再依赖喷气流来产生推力,而是直接用传动轴输出轴功率,这点与涡桨发动机类似。涡轴发动机的尾喷管排气会存在一点残留推力,但基本可以忽略不计了。由于涡轴发动机的输出方式与涡喷和涡扇完全不同,所以无法直接对比耗油率,但现代涡轴发动机油耗已经低于同功率的活塞发动机。

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