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航空飞机发动机工作原理

2021-10-17 来源:韶关农业机械网

2017-07-23 14:00:59来源: 贤集网

飞机发动机技术提升的核心在于——如何提高燃油使用效率。喷气式飞机原理是将空气吸入发动机后和燃油混合加热,而后高温高压气体向后喷出,按照牛顿第三定律,飞机就可以获得一个反推力。但这个高温高压气体本身就拥有很大的能量,也就是说,这些能量被白白浪费掉了,但有时候为了机动性则不得不这样做,以往的飞机,往往是涡喷就只能是涡喷模式工作,是涡扇就只能涡扇模式工作。而在飞机航行的整个过程中,往往有很多路程是不需要使用这种高油耗率的工作方式的。而在靠近战场时,为了接敌,则需要高速机动,为了机动空战则需要跨音速飞行模式。于是变循环发动机就是把这三种模式结合起来,合理规划,达到了最佳的使用效果。

发动机一般从前往后结构以此为进气道——压气机——燃烧室——涡轮——喷口。对应的过程是空气吸入——空气压缩增压——空气混合燃烧——带动涡轮旋转——尾部喷出做功。变循环发动机则采用涡轮风扇体制,将气流分在三个涵道,但这三个涵道可以变换大小口径,通过组合搭配成就最佳的工作模式,在需要经济巡航时,2个调节板向下调节,挡住通过燃烧室的气流,使发动机工作在螺旋桨模式,当需要进行跨音速机动时,调节板1向下,而向上,组成一个涡扇发动机。当要进行超音速巡航时,调节板1、2均向上偏,使其成为一台涡喷发动机。假如发动机使用了任务规划体制,还可以根据不同的任务使用电脑规划发动机的作用方式达到最佳作战效能。

这个措施看起来简单,但在工程上实现起来是十分难的,发动机工作在高温高压和极高转速的情况下,最好不要有任何的结构变换,否则会带来发动机部件的损伤导致发动机出现安全问题,挡板的偏移也会带来气流的瞬时畸变,导致发动机工作不稳定甚至停车。根据研制该技术的GE公司官网宣传资料,使用这一技术后,在同等燃油的情况下飞机的滞空时间可以提高50%,航程增加33%,减少25%的燃油消耗率,达到60%的燃油热吸收率。

从航空工业发展的角度来说,我国证实已经进行变循环发动机研究的意义在于,一方面意味着中国航空动力研制的科研管理和规划更加科学和合理,符合航空工业产品研制的客观规律,更加重视基础科研和预先研究,而不是等到有具体的型号需求才开始进行科研工作,导致研制周期长、风险大、成本高;另外一方面,意味着中国航空动力的研制步伐已经逐渐追赶上美国等西方航空强国,在常规循环发动机研制硕果累累的情况下积极开展新循环方式的发动机基础研究,对于保持中国航空动力工业的可持续发展和追赶世界最先进水平具有相当重大的价值。

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