空氣噴氣式發(fā)動機中,經(jīng)過壓縮的空氣與燃料(通常為航空煤油)的混合物燃燒后產(chǎn)生高溫、高壓燃氣,在發(fā)動機的尾噴管中膨脹,以高速噴出,從而產(chǎn)生反作用推力。
空氣噴氣式發(fā)動機,可分為無壓氣機的和有壓氣機的兩類。
沖壓式噴氣發(fā)動機,由進氣道(擴壓器)、燃燒室和尾噴管組成,它利用飛行器高速飛行時,迎面氣流進入發(fā)動機后減速增壓后直接進入燃燒室噴油燃燒,從燃燒室出來的高溫高壓燃氣直接進入尾噴管膨脹加速,向后噴出,產(chǎn)生反作用推力。
它不能在靜止狀態(tài)或低速下起動,需要用其他助推器使航空器達到一定速度后才能起動并開始有效工作,例如在飛行器上裝固體火箭發(fā)動機,或將飛行器吊裝在其它飛行中的飛機上。按飛行速度沖壓發(fā)動機可分為亞聲速和超聲速兩種,通常用它作為導彈的動力。
▲沖壓噴氣式發(fā)動機工作原理圖
▲俄印兩國聯(lián)合研制的“布拉莫斯”反艦導彈就采用了沖壓噴氣發(fā)動機。
脈動式噴氣發(fā)動機,它是空氣和燃料間歇地供入燃燒室的無壓氣機噴氣發(fā)動機。當一股空氣頂開進氣活門進入燃燒室后,進氣活門在彈簧作用下關閉,此時噴進燃油并點火燃燒,燃燒后的高溫燃氣由尾噴管高速噴出,產(chǎn)生推力,吸開進氣活門,空氣又進入發(fā)動機燃燒室,重復上述過程,因此燃燒與噴氣是斷續(xù)的。
▲脈動式噴氣發(fā)動機工作原理圖
在有壓氣機的空氣噴氣發(fā)動機中,壓氣機用燃燒室后的燃氣渦輪來驅動,因此這類發(fā)動機又稱為航空燃氣渦輪發(fā)動機。
渦輪噴氣發(fā)動機,它是由驅動壓氣機的燃氣渦輪出來的燃氣在尾噴管中膨脹以高速噴出直接產(chǎn)生推力的發(fā)動機。
▲渦輪噴氣發(fā)動機原理圖
▲帶有加力燃燒室的渦輪噴氣發(fā)動機原理圖
▲國產(chǎn)殲7戰(zhàn)斗機是裝備渦輪噴氣發(fā)動機飛機的經(jīng)典之作。
渦輪風扇發(fā)動機,驅動壓氣機的燃氣渦輪出來的燃氣,先在另一個渦輪(稱為低壓渦輪)中膨脹,以驅動一個裝在壓氣機前面的風扇,最后再在尾噴管中膨脹并以一定的速度噴出。
在渦輪風扇發(fā)動機中,風扇出來的空氣,一部分流進壓氣機,經(jīng)過燃燒室、渦輪由尾噴管噴出,這股氣流稱為內(nèi)涵氣流,其流通部分稱內(nèi)涵道;另一部分由圍繞內(nèi)涵道的外部環(huán)形通道(稱外涵道)流過,稱外涵氣流。流過外涵道與流過內(nèi)涵道的空氣流量之比稱為“涵道比”。
視頻:CFM56-7B 渦扇發(fā)動機工作原理動畫圖解
視頻:看羅羅如何造最牛的航空渦扇發(fā)動機
▲蘇-27/殲11系列飛機也裝備了AL-31系列渦扇發(fā)動機。
渦輪螺旋槳發(fā)動機,由驅動壓氣機的渦輪出來的燃氣,先流經(jīng)一個驅動減速器的渦輪,再流入尾噴管中噴出,減速器的輸出軸上安裝螺旋槳。
▲渦輪螺旋槳發(fā)動機原理圖
▲渦槳就是這樣工作地
▲再看看內(nèi)部結構圖
▲國產(chǎn)新舟60就是裝備渦輪螺旋槳發(fā)動機的飛機
渦輪軸發(fā)動機,由驅動壓氣機的渦輪出來的燃氣,先流經(jīng)一個驅動減速器的渦輪,再流入尾噴管中噴出,一般用于直升機動力,減速器的輸出軸以較高的轉速(約8000轉/分)與傳動直升機旋翼的主減速器相連。
▲渦輪軸發(fā)動機工作原理圖,呵呵,沒錯,就是帶轉軸啊。
▲啥叫軸,就是擰勁兒,就是得別扭著。把渦軸輸出的動力轉向,需要減速,需要復雜的轉向機構,因此直升機天生就是很軸的一個東西。
▲說我軸我就軸吧,只要活得精彩!裝備先進渦輪軸發(fā)動機的國產(chǎn)AC313直升機。
文章來源于中國航空學會動力分會、航空知識。
主要內(nèi)容來源于劉大響院士、陳光教授撰寫的航空動力科普書《航空發(fā)動機:飛機的心臟》。
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