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涡喷和涡扇有什么区别?

一语惊醒梦中人1年前 (2023-12-05)阅读数 9#综合百科
文章标签发动机涡轮

涡喷最简单,根据牛顿第三定律——作用力等于反作用力,涡喷发动机把燃烧后的高温高压气流以很高的速度排出喷管,相应地获得一个向前的推力。涡扇和涡桨就复杂一点了,其推力组成除了喷管排气的推力,还要加上前面风扇或螺旋桨向后吹风产生的拉力。

涡喷和涡扇有什么区别?

更详细地说起来,就不能不提到我们平常所说的“涡喷费油,涡扇次之,涡桨省油”。如前所述,涡喷发动机的推力是由喷管排气产生的,但是排出的这股气流还有很高的速度、温度和压力。当气流喷出喷管后,其中残余的热能、动能和压力能就不能对发动机总推力有任何贡献,所以浪费了燃油,这种浪费是十分惊人的。涡喷发动机的优点在于:一方面,由于其迎风面积小,故总体阻力较小,雷达反射面积也相应减少,适合应用于主要在地面引导下遂行国土防空任务的高空高速截击机上。另一方面,随着超视距空战的发展,对战斗机高速巡航性能的重视又有所回升,而阻力较小的涡喷飞机可以较容易地实现超音速巡航。

涡扇发动机则不同。设计师们在涡扇发动机上采取了几点措施,有效地利用了排气中的残余能量。首先,在发动机前部设置风扇,利用风扇排气产生推力。这个风扇需要由后边的涡轮驱动,当燃气冲击涡轮,驱动前部风扇的时候,由于其对涡轮做功,气流的温度、速度和压力都有所下降,这就降低了排气的能量损失。其次,在军用涡扇发动机上,外涵道来流(风扇排气)在加力燃烧室与高温燃气混合,被其加热、加速、增压,混合后排气的总体温度、速度和压力进一步下降,但此时的总排气质量上升,大幅度增加了总推力。在目前,只要设计上需要,涡喷发动机能达到的技术指标,涡扇发动机几乎都能达到,由于耗油率显著降低,在航程上又具有涡喷发动机无法比拟的巨大优势,所以当今世界上的先进战斗机均采用小涵道比的大推力涡扇发动机。

涡扇发动机

涡扇发动机全称为涡轮风扇发动机(Turbofan)是飞机发动机的一种,由涡轮喷气发动机(Turbojet)发展而成。与涡轮喷射比较,主要特点是首级压缩机的面积大很多,同时被用作为空气螺旋桨(扇),将部分吸入的空气通过喷射引擎的外围向後推。发动机核心部分空气经过的部分称为内涵道,仅有风扇空气经过的核心机外侧部分称为外涵道。涡扇引擎最适合飞行速度400至1,000公里时使用,故此现在多数的飞机引擎都是采用涡扇作为动力来源。

涡扇引擎的旁通比(Bypass ratio,也称涵道比)是不经过燃烧室的空气质量,与通过燃烧室的空气质量的比例。旁通比为零的涡扇引擎即是涡轮喷射引擎。早期的涡扇引擎和现代战斗机使用的涡扇引擎旁通比都较低。例如世界上第一款涡扇引擎,劳斯莱斯的Conway,其旁通比只有0.3。现代多数民航机引擎的旁通比通常都在5以上。旁通比高的涡轮扇引擎耗油较少,但推力却与涡轮喷射引擎相当,且运转时还宁静得多。

涡喷、涡扇是发动机的类别,涡轮是一个部件,这个不好比。

燃气涡轮发动机,采用涡轮带动压气机对气体做功,从而获得燃料的高效燃烧,获得推力。

涡喷、涡扇发动机的核心机都是一样的,涡扇发动机进口有一个风扇,实际上也是低压压气机,外涵道的气流经过风扇加压后与内涵到经过燃烧室的燃气在燃烧室出口汇合,简单的理解就是在涡喷的前面增加一个风扇,外面包一层机匣,当然实际上两种发动机差别很大。

涡扇发动机耗油率低,通常应用于民用飞机,当然,现在已经普遍用于军用战机,涡喷发动机由于能够获得更大的推力,常用于高空高速飞机,从几次局部战争看,高空高速已经不是战斗机追求的目标,因此,现在普遍发展的都是涡扇发动机。

至于发动机的基础常识,现在网络上已经很多了,发动机原理自从其诞生之日起,就很少有变化,因此,就不多说了,但从原理到结构设计,这是我们远远落后于先进设计国家的方面,这也是我参加发动机设计以来,最大的感受了……

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