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关于航空发动机,这是史上最烧眼的一篇文章!(二)

行业资讯 | 2019-05-13 95

来源:工业智能化

▲直列发动机原理示意


直列式发动机

直列式发动机与今天的汽车发动机基本一致,气缸站成一排,纵向安装在机头时,明显比星形发动机纤细不少。但直列式也有缺点,气缸越多,发动机越长,如果想和星形一样使用7缸,9缸,那长度简直不可理喻。于是紧凑的V型发动机出现了,让气缸站成两排。

▲这种纤细美观的机头只有直列发动机或V型发动机才能实现。


V型发动机

▲正面看,V型发动机气缸排列成字母V形状

于是V形发动机在长度增加不多的情况下,气缸数可以成倍增加。


水平对置发动机

把V型的夹角变成180度,还可以做成水平对置发动机。

▲水平对置发动机气缸排列,水平对置发动机具有扭力大震动小的特点,现金很多活塞式发动机的固定翼飞机和直升机在使用这种形式的发动机。

▲西锐SR20飞机和罗宾逊R22直升机是常见的空中游览机型,均使用水平对置活塞发动机,经济可靠。


喷气式发动机系列

 

涡轮喷气式发动机

涡轮喷气式发动机是使用燃气爆燃膨胀后,直接向后喷出做功的一种发动机。

▲涡轮喷气发动机示意图,涡轮喷气发动机简称涡喷发动机,其历史也很悠久。


1937年,世界上第一个涡轮喷气发动机就开始运行了。


涡喷发动机启动时需要先将发动机转子旋转到可运行转速,涡喷发动机由前部压气机进行空气压缩,压缩空气在燃烧室与然后回合点燃,燃气向后喷出的同时推动涡轮旋转,涡轮靠转轴与前部的压气机连接,周而复始即可连续运转。


▲涡喷发动机连续运转的状态

▲1970年,通用电气的J85-GE-17A涡喷发动机

▲能达到3倍音速的米格25战斗机也是用的是涡喷发动机


 

涡轮风扇发动机

很容易就能发现,涡扇发动机和涡喷发动机两者之间的区别。涡喷只有一个空气通道,专业上叫做“涵道”,而涡扇发动机却有两个空气通道。也就是说,涡喷发动机是单涵道发动机,而涡扇是双涵道发动机。


涡扇发动机分为内涵道和外涵道,内涵道原理与单纯的涡喷发动机无异,称为核心机。核心机驱动前方一个大风扇,推动气流向后,再加上外部整流罩行程外涵道。



发动机在运转时,外涵道与内涵道空气流量的比值叫做涵道比。规律是,涵道比越大越省油,经济性越好,高涵道比的发动机在亚音速时有非常好的能效,所以它广泛地运用于客机、运输机等。

▲客机和公务机普遍使用大涵道比涡扇发动机

▲战斗机使用的低涵道比涡扇发动机,节省燃油的同时还能在高速下提供更多动力


高涵道比的发动机,主要推力不是来自于向后喷出的高温燃气,而是来自于外涵道高速向后喷出的空气。


现代战斗机也大多采用涡扇发动机,只是,为了追求高空的超音速性能,使用低涵道比的发动机。


 

涡轮螺旋桨发动机

▲涡桨发动机工作原理示意图


涡轮螺旋桨喷气发动机,简称涡桨发动机。


涡桨发动机的本质类似于涡喷发动机接上一个减速器,并带动外部的螺旋桨。

涡桨发动机通常用在小型或低速的亚音速飞机上。


▲国产新舟60支线客机,使用涡桨发动机

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