渦扇和渦噴發(fā)動機

1、渦扇和渦噴發(fā)動機介紹渦扇和渦噴發(fā)動機介紹discover2040discover2040 要發(fā)展一個國家的航空事業(yè)，關(guān)鍵的核心就是要看這要發(fā)展一個國家的航空事業(yè)，關(guān)鍵的核心就是要看這個國家的航空發(fā)動機水平的高低。飛機的飛行是要靠強大個國家的航空發(fā)動機水平的高低。飛機的飛行是要靠強大的動力系統(tǒng)的推進才能起飛的，沒有了發(fā)動機那么飛機就的動力系統(tǒng)的推進才能起飛的，沒有了發(fā)動機那么飛機就是一堆可供人觀賞的廢品。因此，航空發(fā)動機水平的發(fā)展是一堆可供人觀賞的廢品。因此，航空發(fā)動機水平的發(fā)展是衡量一個國家是否成為大國的重要標(biāo)志。它不僅僅是一是衡量一個國家是否成為大國的重要標(biāo)志。它不僅僅是一個國家軍事實力的重

2、要標(biāo)志之一，更重要的也是一個國家個國家軍事實力的重要標(biāo)志之一，更重要的也是一個國家科技水平的重要標(biāo)志之一。科技水平的重要標(biāo)志之一。 因此，可以毫不猶豫的這樣說：因此，可以毫不猶豫的這樣說：“一個國家的科技水一個國家的科技水平的發(fā)展需要航空事業(yè)，一個國家的軍事力量需要靠先進平的發(fā)展需要航空事業(yè)，一個國家的軍事力量需要靠先進的航空事業(yè)做后盾。在戰(zhàn)爭中，是否擁有制空權(quán)還是要靠的航空事業(yè)做后盾。在戰(zhàn)爭中，是否擁有制空權(quán)還是要靠航空事業(yè)，而航空事業(yè)發(fā)展的核心又在于航空發(fā)動機的發(fā)航空事業(yè)，而航空事業(yè)發(fā)展的核心又在于航空發(fā)動機的發(fā)展水平的高低。展水平的高低。”所以說，航空發(fā)動機對發(fā)展航空事業(yè)是所以說，航空發(fā)

3、動機對發(fā)展航空事業(yè)是至關(guān)重要的。至關(guān)重要的。引引 言言 航空發(fā)動機是飛機航空發(fā)動機是飛機性能、性能、可靠性和成本可靠性和成本的的決定性因素決定性因素。 發(fā)動機加燃油的重量占飛機發(fā)動機加燃油的重量占飛機起飛總重的起飛總重的40%40%60%60%，其壽命期，其壽命期費用占整個飛機的費用占整個飛機的20%20%40%40%。 推進技術(shù)的發(fā)展，使飛機的推進技術(shù)的發(fā)展，使飛機的性能和任務(wù)能力取得重大突破。性能和任務(wù)能力取得重大突破。 早期研制推力為早期研制推力為11T11T的的渦噴發(fā)動機費用與渦噴發(fā)動機費用與“阿波羅阿波羅”登月飛船第一級助推火箭發(fā)登月飛船第一級助推火箭發(fā)動機研制費用相當(dāng)。動機研制費用

4、相當(dāng)。8080年代年代10T10T級渦扇發(fā)動機研級渦扇發(fā)動機研制費用為制費用為10101515億美元；億美元； 航空發(fā)動機的價格和航空發(fā)動機工業(yè)產(chǎn)值航空發(fā)動機的價格和航空發(fā)動機工業(yè)產(chǎn)值分別占飛機和航空工業(yè)的分別占飛機和航空工業(yè)的20%20%30%30%。 據(jù)估計據(jù)估計1998200719982007年航空發(fā)動機銷售和年航空發(fā)動機銷售和維修市場總值為維修市場總值為35003500億美元。億美元。 先進的發(fā)動機技術(shù)對保持先進的發(fā)動機技術(shù)對保持軍事和商業(yè)軍事和商業(yè)競爭競爭優(yōu)勢發(fā)揮著重要作用。優(yōu)勢發(fā)揮著重要作用。 把優(yōu)先發(fā)展發(fā)動機技術(shù)作為國策，制定長把優(yōu)先發(fā)展發(fā)動機技術(shù)作為國策，制定長遠的、高投入的發(fā)

5、動機技術(shù)發(fā)展計劃，并嚴(yán)遠的、高投入的發(fā)動機技術(shù)發(fā)展計劃，并嚴(yán)禁向別國轉(zhuǎn)移發(fā)動機技術(shù)。禁向別國轉(zhuǎn)移發(fā)動機技術(shù)。美國萊特兄弟實現(xiàn)了人類歷史美國萊特兄弟實現(xiàn)了人類歷史上首次有動力飛機的飛行，他們上首次有動力飛機的飛行，他們的發(fā)動機只輸出的發(fā)動機只輸出8.95 kW8.95 kW的功率，的功率，重量卻有重量卻有81 kg81 kg，功重比為，功重比為0.11kW/daN0.11kW/daN。發(fā)動機通過兩根自。發(fā)動機通過兩根自行車上那樣的鏈條，帶動兩個直行車上那樣的鏈條，帶動兩個直徑為徑為2.6m2.6m的木制螺旋槳。的木制螺旋槳。 航空發(fā)動機的發(fā)展歷程航空發(fā)動機的發(fā)展歷程 航空發(fā)動機的歷史大致可分為兩

6、個時期航空發(fā)動機的歷史大致可分為兩個時期第一個時期第一個時期: :從首次動力飛行開始到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束。從首次動力飛行開始到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束。在這個時期，活塞式發(fā)動機統(tǒng)治了在這個時期，活塞式發(fā)動機統(tǒng)治了4040年左右。年左右。特別是在兩次世界大戰(zhàn)的推動下，發(fā)動機的性特別是在兩次世界大戰(zhàn)的推動下，發(fā)動機的性能提高得很快，能提高得很快，功率從不到功率從不到10kW10kW增加到增加到2500kW2500kW左右，功率重力比從左右，功率重力比從0.11kW/daN0.11kW/daN（daNdaN為推力為推力單位，單位，1daN=10N1daN=10N）。提高到）。提高到1.5kW/daN1.5

7、kW/daN左右，左右，耗油率從約耗油率從約0.50kg/(kW0.50kg/(kWh)h)降低到降低到0.23kg/(kW0.23kg/(kWh)h)。以活塞式發(fā)動機為動力的螺旋。以活塞式發(fā)動機為動力的螺旋槳飛機的飛行速度從槳飛機的飛行速度從16km/h16km/h提高到近提高到近800km/h800km/h，飛行高度達到飛行高度達到15000m15000m。 第二個時期第二個時期從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今。從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今。6060多年來，航空燃多年來，航空燃氣渦輪發(fā)動機取代了活塞式發(fā)動機，開創(chuàng)了噴氣氣渦輪發(fā)動機取代了活塞式發(fā)動機，開創(chuàng)了噴氣時代。時代。直接產(chǎn)生推力的渦輪噴氣發(fā)動機（

8、簡稱渦噴發(fā)動直接產(chǎn)生推力的渦輪噴氣發(fā)動機（簡稱渦噴發(fā)動機）和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（簡稱渦扇發(fā)動機）的機）和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（簡稱渦扇發(fā)動機）的推推力范圍從幾百但牛（力范圍從幾百但牛（daNdaN）到超過）到超過50000daN50000daN，戰(zhàn)斗，戰(zhàn)斗機發(fā)動機的推力重力比從機發(fā)動機的推力重力比從2 2左右提高到左右提高到1010，民用發(fā)，民用發(fā)動機的耗油率從動機的耗油率從1.0kg/(daN1.0kg/(daNh)h)下降到下降到0.4kg/(daN0.4kg/(daNh)h)。 我國航空發(fā)動機發(fā)展道路我國航空發(fā)動機發(fā)展道路 雖然我國的航空發(fā)動機走的是一條引進雖然我國的航空發(fā)動機走的是一條引進仿制的

9、路，其過程歷經(jīng)了不少失誤與反仿制的路，其過程歷經(jīng)了不少失誤與反復(fù)，但仍走完了引進復(fù)，但仍走完了引進- -仿制仿制- -改進改型的改進改型的全過程，積累了豐富的改進改型與生產(chǎn)全過程，積累了豐富的改進改型與生產(chǎn)經(jīng)驗。而且，經(jīng)驗。而且，2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代以來進行的年代以來進行的高性能推進系統(tǒng)的預(yù)先研究工作，在核高性能推進系統(tǒng)的預(yù)先研究工作，在核心機方面取得了重大進展，使我們有了心機方面取得了重大進展，使我們有了一定的技術(shù)儲備，已經(jīng)具備了走適合我一定的技術(shù)儲備，已經(jīng)具備了走適合我們自己的發(fā)動機發(fā)展道路的條件。們自己的發(fā)動機發(fā)展道路的條件。 航空發(fā)動機，為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機航空發(fā)動

10、機，為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機有有3 3種類型：種類型：活塞式航空發(fā)動機?；钊胶娇瞻l(fā)動機。燃氣渦輪發(fā)動機。燃氣渦輪發(fā)動機。 沖壓發(fā)動機。沖壓發(fā)動機?；钊桨l(fā)動機活塞式發(fā)動機冷卻方式冷卻方式氣缸排列方式氣缸排列方式液冷式液冷式氣冷式氣冷式星形星形V形形X X形形直列式直列式對列式對列式空氣噴氣式空氣噴氣式發(fā)動機發(fā)動機無壓氣機無壓氣機有壓氣機有壓氣機沖壓式發(fā)動機沖壓式發(fā)動機脈動式發(fā)動機脈動式發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪螺旋槳發(fā)機渦輪螺旋槳發(fā)機渦輪軸發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機槳扇發(fā)動機槳扇發(fā)動機 燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機 包括包括渦輪噴氣發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機

11、、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機渦輪螺旋槳發(fā)動機和和渦輪軸發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機，都，都具有壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪。具有壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪。渦輪螺旋槳發(fā)動機主要用于時速小于渦輪螺旋槳發(fā)動機主要用于時速小于 800800千米的飛機；千米的飛機；渦輪軸發(fā)動機主要用作直升機的動力；渦輪軸發(fā)動機主要用作直升機的動力；渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機主要用于速度更高的飛主要用于速度更高的飛機；機；渦輪噴氣發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機主要用于超聲速飛機。主要用于超聲速飛機。 在渦噴發(fā)動機的渦輪后面，再加裝一套渦輪，讓燃氣在渦噴發(fā)動機的渦輪后面，再加裝一套渦輪，讓燃氣在這后一渦輪中膨脹，驅(qū)動此渦輪高

12、速旋轉(zhuǎn)并發(fā)出一在這后一渦輪中膨脹，驅(qū)動此渦輪高速旋轉(zhuǎn)并發(fā)出一定功率，將此渦輪的前軸從原來的渦輪、壓氣機轉(zhuǎn)子定功率，將此渦輪的前軸從原來的渦輪、壓氣機轉(zhuǎn)子軸中穿過，帶動一個直徑比壓氣機大的風(fēng)扇，這樣，軸中穿過，帶動一個直徑比壓氣機大的風(fēng)扇，這樣，就變成了渦輪風(fēng)扇發(fā)動機就變成了渦輪風(fēng)扇發(fā)動機 。 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機剖面圖渦輪風(fēng)扇發(fā)動機剖面圖渦輪噴氣式發(fā)動機渦輪噴氣式發(fā)動機 渦噴發(fā)動機渦噴發(fā)動機：是最早的噴氣式發(fā)動機，它是把高溫高壓燃：是最早的噴氣式發(fā)動機，它是把高溫高壓燃氣向后高速噴出獲得反推力，同時驅(qū)動排氣通道內(nèi)的渦輪，氣向后高速噴出獲得反推力，同時驅(qū)動排氣通道內(nèi)的渦輪，由渦輪帶動同軸的位于進氣通道

13、內(nèi)的壓氣機，提高燃燒室內(nèi)由渦輪帶動同軸的位于進氣通道內(nèi)的壓氣機，提高燃燒室內(nèi)氣壓，增加工質(zhì)，獲得更高的熱值，提高推力，第一代和第氣壓，增加工質(zhì)，獲得更高的熱值，提高推力，第一代和第二代戰(zhàn)斗機以這種發(fā)動機為主要動力，特點是高速飛行時，二代戰(zhàn)斗機以這種發(fā)動機為主要動力，特點是高速飛行時，效率高，但低速飛行時性能很差，由于排氣溫度高，熱效很效率高，但低速飛行時性能很差，由于排氣溫度高，熱效很低，現(xiàn)在基本屬于淘汰的邊緣。低，現(xiàn)在基本屬于淘汰的邊緣。 特點：特點：完全依賴燃氣流產(chǎn)生推力。通常用作高速飛機的動力。完全依賴燃氣流產(chǎn)生推力。通常用作高速飛機的動力。油耗比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機高。油耗比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機高

14、。 分類：分類：渦噴發(fā)動機分為離心式與軸流式兩種，離心式由英國渦噴發(fā)動機分為離心式與軸流式兩種，離心式由英國人弗蘭克人弗蘭克惠特爾爵士于惠特爾爵士于19301930年取得發(fā)明專利，但是直到年取得發(fā)明專利，但是直到19411941年裝有這種發(fā)動機的飛機才第一次上天，沒有參加第二年裝有這種發(fā)動機的飛機才第一次上天，沒有參加第二次世界大戰(zhàn)，軸流式誕生在德國，并且作為第一種實用的噴次世界大戰(zhàn)，軸流式誕生在德國，并且作為第一種實用的噴氣式戰(zhàn)斗機氣式戰(zhàn)斗機Me-262Me-262的動力參加了的動力參加了19451945年末的戰(zhàn)斗。相比起離年末的戰(zhàn)斗。相比起離心式渦噴發(fā)動機，軸流式具有橫截面小，壓縮比高的優(yōu)

15、點，心式渦噴發(fā)動機，軸流式具有橫截面小，壓縮比高的優(yōu)點，當(dāng)今的渦噴發(fā)動機均為軸流式。當(dāng)今的渦噴發(fā)動機均為軸流式。 渦輪與渦扇發(fā)動機比較渦輪與渦扇發(fā)動機比較渦扇發(fā)動機是利用渦輪帶動發(fā)動機前面的渦扇發(fā)動機是利用渦輪帶動發(fā)動機前面的風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生推力。氣流分叉成兩風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生推力。氣流分叉成兩股。一股是不經(jīng)過燃燒室的，直接流向發(fā)股。一股是不經(jīng)過燃燒室的，直接流向發(fā)動機尾部，這部分氣流是風(fēng)扇產(chǎn)生的。另動機尾部，這部分氣流是風(fēng)扇產(chǎn)生的。另一部分則是由燃燒室的空氣瞬間膨脹加壓一部分則是由燃燒室的空氣瞬間膨脹加壓產(chǎn)生的，這部分的氣流和渦噴發(fā)動機的原產(chǎn)生的，這部分的氣流和渦噴發(fā)動機的原理是一樣的。但

16、是與渦噴發(fā)動機不同的是，理是一樣的。但是與渦噴發(fā)動機不同的是，渦扇發(fā)動機的大部分推力來自于風(fēng)扇產(chǎn)生渦扇發(fā)動機的大部分推力來自于風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流。的氣流。渦噴發(fā)動機就沒有前面的那個風(fēng)扇了，只渦噴發(fā)動機就沒有前面的那個風(fēng)扇了，只有依靠燃燒室的氣流推進了。有依靠燃燒室的氣流推進了。渦扇發(fā)動機在小于或接近渦扇發(fā)動機在小于或接近1 1馬赫的時候經(jīng)馬赫的時候經(jīng)濟性比渦噴好，所以大部分的商用客機使?jié)员葴u噴好，所以大部分的商用客機使用的是渦扇發(fā)動機。而渦噴發(fā)動機在大于用的是渦扇發(fā)動機。而渦噴發(fā)動機在大于1 1馬赫也就是超音速的情況下經(jīng)濟性好，馬赫也就是超音速的情況下經(jīng)濟性好，所以很多的戰(zhàn)斗機使用渦噴發(fā)動機。所

17、以很多的戰(zhàn)斗機使用渦噴發(fā)動機。若是說到如何區(qū)分它們的話，就是發(fā)動機若是說到如何區(qū)分它們的話，就是發(fā)動機前方的風(fēng)扇了，你可以在客機的發(fā)動機前前方的風(fēng)扇了，你可以在客機的發(fā)動機前方看到一個很大的風(fēng)扇的，而渦噴則沒有方看到一個很大的風(fēng)扇的，而渦噴則沒有風(fēng)扇。風(fēng)扇。渦噴與渦扇發(fā)動機優(yōu)缺點渦噴與渦扇發(fā)動機優(yōu)缺點渦輪噴氣發(fā)動機的優(yōu)缺點：渦輪噴氣發(fā)動機的優(yōu)缺點：這類發(fā)動機具有加速快、設(shè)計簡便等優(yōu)點，這類發(fā)動機具有加速快、設(shè)計簡便等優(yōu)點，是較早實用化的噴氣發(fā)動機類型。但如果是較早實用化的噴氣發(fā)動機類型。但如果要讓渦噴發(fā)動機提高推力，則必須增加燃要讓渦噴發(fā)動機提高推力，則必須增加燃氣在渦輪前的溫度和增壓比，這將

18、會使排氣在渦輪前的溫度和增壓比，這將會使排氣速度增加而損失更多動能，于是產(chǎn)生了氣速度增加而損失更多動能，于是產(chǎn)生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此渦噴發(fā)提高推力和降低油耗的矛盾。因此渦噴發(fā)動機油耗大，對于商業(yè)民航機來說是個致動機油耗大，對于商業(yè)民航機來說是個致命弱點。命弱點。 渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機的優(yōu)缺點：渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機的優(yōu)缺點：渦扇發(fā)動機效率高，油耗低，飛機的渦扇發(fā)動機效率高，油耗低，飛機的航程就遠。但渦扇發(fā)動機技術(shù)復(fù)雜，航程就遠。但渦扇發(fā)動機技術(shù)復(fù)雜，尤其是如何將風(fēng)扇吸入的氣流正確的尤其是如何將風(fēng)扇吸入的氣流正確的分配給外涵道和內(nèi)涵道，是極大的技分配給外涵道和內(nèi)涵道，是極大的技術(shù)難題。因此

19、只有少數(shù)國家能研制出術(shù)難題。因此只有少數(shù)國家能研制出渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，中國至今未有批量渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，中國至今未有批量實用化的國產(chǎn)渦扇發(fā)動機。渦扇發(fā)動實用化的國產(chǎn)渦扇發(fā)動機。渦扇發(fā)動機價格相對高昂，不適于要求價格低機價格相對高昂，不適于要求價格低廉的航空器使用。廉的航空器使用。渦噴渦噴5 5發(fā)動機是我國根據(jù)前蘇聯(lián)發(fā)動機是我國根據(jù)前蘇聯(lián)BK-1BK-1發(fā)動機發(fā)動機的技術(shù)資料仿制的第一種渦噴發(fā)動機的技術(shù)資料仿制的第一種渦噴發(fā)動機 ，19561956年通過鑒定。年通過鑒定。 我國渦噴、渦扇發(fā)動機介紹我國渦噴、渦扇發(fā)動機介紹WP5WP5發(fā)動機是：發(fā)動機是：米格米格1515比斯、比斯、米格米格1717、殲五、殲