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同样是航空发动机,为什么战斗机会喷火,客机不会?

2017-11-5 08:12| 发布者: admin| 查看: 1423| 评论: 580

摘要: 文章内容来源网络编辑整理:航空制造网/白夜,转载请注明全文共1435字,阅读需要3分钟我们经常可以看到,战斗机高速起飞时,其尾喷管往往会拖着橙色或浅蓝色火尾呼啸着腾空而起,画面非常绚丽。而民用发动机却从来看 ...

文章内容来源网络

编辑整理:航空制造网/白夜,转载请注明

全文共1435字,阅读需要3分钟



我们经常可以看到,战斗机高速起飞时,其尾喷管往往会拖着橙色或浅蓝色火尾呼啸着腾空而起,画面非常绚丽。



而民用发动机却从来看不见这样的景象,基本上都是以短粗的形象出现在我们面前,即使喷火,也一定是因为出现故障导致的。



那么问题来了,为什么战斗机的发动机可以喷火,而客机的发动机就不能呢?下面,小编我就来为你揭秘吧!


其实,不论民用还是军用,现在主流喷气式飞机的发动机都采用的是一种名为“涡轮风扇发动机(Turbofan Engine)”,简称:涡扇发动机。它的核心作用其实就是使进入发动机机舱的低温低压空气通过若干风扇和涡轮组加压加热后变成高温高压空气并在燃烧室中点燃后从尾喷口喷出,以实现将输入时的低能量空气变成输出时的高能量空气。

 


现在回答第一个问题,为什么民航飞机的发动机短而粗呢?这是因为民航飞机发动机的涵道比大,而军用飞机的涵道比小的缘故。那么,什么是涵道?涵道就是空气在发动机机舱中流动的通道。涡扇发动机拥有“外涵道”和“内涵道”,飞机的动力就是来源于发动机内、外涵道所产生的推力之和。它们的结构见下图:

 

 

你肯定又要问了,那什么是涵道比呢?涵道比(Bypass Ratio)是指单位时间内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,即外、内涵道空气流量之比。

 


为什么涡扇发动机要设置内、外涵道,而不像传统的涡喷发动机(Turbojet Engine)直接靠燃料推力工作呢?内涵道的空气将流入燃烧室与燃料混合,燃烧做功,外涵道的空气不进入燃烧室,而是与内涵道流出的燃气相混合后排出。外涵道的空气只通过风扇,流速较慢,且是低温,内涵道排出的是高温燃气,流速快。两种气体混合后,同时降低了喷口平均流速与温度。较低的流速带来较高的推进效率(=2/1+排气速度/进气速度)和较低的噪声,而根据热机原理(热机是连续不断地将热能转换为机械能的动力装置),较低的温度能带来较高的热效率(输出的机械能与输入的热能的比值)。两种因素共同作用,使得涡扇发动机在相同油耗的情况下能获得比涡喷发动机更大的推力。没看明白?简单的说,流经外涵道的空气不仅可以提高发动机工作效率,而且外涵道风扇自身也能产生一定推力,这就相当于在传统的涡喷发动机上加了一套升级装备。

 


由于,涵道比高的发动机,大部分的动力来风扇加速的外涵道空气,所以这种发动机的外涵道往往较短,内涵道的尾气不与外涵道气流混合,而由喷口单独排出。高涵道比发动机在亚音速时有非常好的能效,通常用于客机、运输机和战略轰炸机等。


而涵道比低的发动机,大部分的动力来自驱动核心机的内涵道尾气。这种发动机通常使用混合喷嘴,即内涵道的尾气在与外涵道气流混合后再行排出。混合喷嘴可以变形以调整推力的大小甚至方向,而高温的尾气经低温的外涵道气流降温后,也有利于降低发动机的红外特征。某些低涵道比发动机还配有加力燃烧室,可以以高油耗为代价,获得更大的推力和加速度。低涵道比发动机可用于超音速飞行,通常用于战斗机。

 


那么,第二个问题的关键就在上面提到的这个“加力燃烧室”里,它的作用就是通过向发动机喷出的燃气中再次加注燃油而得到更大推力,因为二次燃烧的空气不经过涡轮做工,温度很高,战斗机的火焰就是这么来的。


小编总是想,这样一次飞行表演得耗多少油啊


在有加力燃烧室的条件下,发动机的油耗是很惊人的,在开加力的情况下油耗可以达到巡航的一倍以上。民航客机在飞行过程中讲求的是平稳性和舒适性,不需要高机动性,讲究经济性,所以没有加力燃烧室,自然也就没有火焰。


极少数客机有加力燃烧器,比如著名的协和超音速客机,使用的就是4台带加力燃烧器的涡喷发动机。


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