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渦扇發(fā)動機和渦扇發(fā)動機的區(qū)別是什么？

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-02-13

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暈，渦什么和渦什么啊~，都說說吧~ （一）、渦輪噴氣發(fā)動機的原理渦輪噴氣發(fā)動機簡稱渦噴發(fā)動機，通常由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成。部分軍用發(fā)動機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦噴發(fā)動機屬于熱機，做功原則同樣為：高壓下輸入能量，低壓下釋放能量。工作時，發(fā)動機首先從進氣道吸入空氣。這一過程并不是簡單的開個進氣道即可，由于飛行速度是變化的，而壓氣機對進氣速度有嚴格要求，因而進氣道必需可以將進氣速度控制在合適的范圍。壓氣機顧名思義，用于提高吸入的空氣的的壓力。壓氣機主要為扇葉形式，葉片轉(zhuǎn)動對氣流做功，使氣流的壓力、溫度升高。隨后高壓氣流進入燃燒室。燃燒室的燃油噴嘴射出油料，與空氣混合后點火，產(chǎn)生高溫高壓燃氣，向后排出。高溫高壓燃氣向后流過高溫渦輪，部分內(nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)。由于高溫渦輪同壓氣機裝在同一條軸上，因此也驅(qū)動壓氣機旋轉(zhuǎn)，從而反復的壓縮吸入的空氣。從高溫渦輪中流出的高溫高壓燃氣，在尾噴管中繼續(xù)膨脹，以高速從尾部噴口向后排出。這一速度比氣流進入發(fā)動機的速度大得多，從而產(chǎn)生了對發(fā)動機的反作用推力，驅(qū)使飛機向前飛行。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，這將會使排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)動機油耗大，對于商業(yè)民航機來說是個致命弱點。（二）、渦輪風扇噴氣發(fā)動機的原理渦槳發(fā)動機的推力有限，同時影響飛機提高飛行速度。因此必需提高噴氣發(fā)動機的效率。發(fā)動機的效率包括熱效率和推進效率兩個部分。提高燃氣在渦輪前的溫度和壓氣機的增壓比，就可以提高熱效率。因為高溫、高密度的氣體包含的能量要大。但是，在飛行速度不變的條件下，提高渦輪前溫度，自然會使排氣速度加大。而流速快的氣體在排出時動能損失大。因此，片面的加大熱功率，即加大渦輪前溫度，會導致推進效率的下降。要全面提高發(fā)動機效率，必需解決熱效率和推進效率這一對矛盾。渦輪風扇發(fā)動機的妙處，就在于既提高渦輪前溫度，又不增加排氣速度。渦扇發(fā)動機的結構，實際上就是渦輪噴氣發(fā)動機的前方再增加了幾級渦輪，這些渦輪帶動一定數(shù)量的風扇。風扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發(fā)動機一樣，送進壓氣機(術語稱“內(nèi)涵道”)，另一部分則直接從渦噴發(fā)動機殼外圍向外排出(“外涵道”)。因此，渦扇發(fā)動機的燃氣能量被分派到了風扇和燃燒室分別產(chǎn)生的兩種排氣氣流上。這時，為提高熱效率而提高渦輪前溫度，可以通過適當?shù)臏u輪結構和增大風扇直徑，使更多的燃氣能量經(jīng)風扇傳遞到外涵道，從而避免大幅增加排氣速度。這樣，熱效率和推進效率取得了平衡，發(fā)動機的效率得到極大提高。效率高就意味著油耗低，飛機航程變得更遠。渦輪風扇噴氣發(fā)動機的優(yōu)缺點如前所述，渦扇發(fā)動機效率高，油耗低，飛機的航程就遠。但渦扇發(fā)動機技術復雜，尤其是如何將風扇吸入的氣流正確的分配給外涵道和內(nèi)涵道，是極大的技術難題。因此只有少數(shù)國家能研制出渦輪風扇發(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)動機價格相對高昂，不適于要求價格低廉的航空器使用。（三）、渦輪軸發(fā)動機的原理渦輪軸發(fā)動機與渦輪螺旋槳發(fā)動機相似，曾經(jīng)被劃入同一分類。它們都由渦輪噴氣發(fā)動機演變而來，渦槳發(fā)動機驅(qū)動螺旋槳，渦輪軸發(fā)動機則驅(qū)動直升機的旋翼軸獲得升力和氣動控制力。當然渦輪軸發(fā)動機也有自己的特色：通常帶有自由渦輪，而其他形式的渦輪噴氣發(fā)動機一般沒有自由渦輪。渦輪軸發(fā)動機具有渦輪噴氣發(fā)動機的大部分特點，也有著進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等基本組件。其特有的自由渦輪位于燃燒室后方，高能燃氣對自由渦輪作功，通過傳動軸、減速器等帶動直升機的旋翼旋轉(zhuǎn)，從而升空飛行。自由渦輪并不像其他渦輪那樣要帶動壓氣機，它專門用于輸出功率，類似于汽輪機。做功后排出的燃氣，經(jīng)尾噴管噴出，能量已經(jīng)不大，產(chǎn)生的推力很小，包含的推力大約僅占總推力的十分之一左右。因此，為了適應直升機機體結構的需要，渦輪軸發(fā)動機噴口可靈活安排，可以向上，向下或向兩側，而不一定要向后。盡管渦輪軸發(fā)動機內(nèi)，帶動壓氣機的燃氣發(fā)生器渦輪與自由渦輪并不機械互聯(lián)，但氣動上有著密切聯(lián)系。對這兩種渦輪，在氣體熱能分配上，需要隨飛行條件的改變而適當調(diào)整，從而取得發(fā)動機性能與直升機旋翼性能的最優(yōu)組合。參照渦輪風扇發(fā)動機理論，渦輪軸發(fā)動機帶動的旋翼的直徑應該越大越好。因為同一個的核心發(fā)動機，所配合的旋翼直徑越大，在旋翼上所產(chǎn)生的升力就越大。但能量轉(zhuǎn)換過程總是有損耗的，旋翼限于材料品質(zhì)也不可能太大，所以旋翼的直徑是有限制的。以目前的水平計算，旋翼驅(qū)動的空氣流量一般是渦輪軸發(fā)動機內(nèi)空氣流量的500到1000倍。直升機飛得沒有固定翼飛機快，最大平飛速度通常在350千米/小時以下，因此渦輪軸發(fā)動機的進氣口設計也較為靈活。通常把內(nèi)流進氣道設計為收斂形，驅(qū)使氣流在收斂時加速流動，令流場更加均勻。進口唇邊呈流線形，適合亞音速流線要求，避免氣流分離，保證壓氣機的穩(wěn)定工作。此外，由于直升機飛得離地面較近，一般必需去除進氣中雜質(zhì)，通常都有粒子分離器。粒子分離器可以與進氣道設計成一體。分離器設計為一定螺旋形狀，利用慣性力場，使進氣中的砂粒因為質(zhì)量較大，在彎道處獲得較大的慣性力，被甩出主氣流之外，通過分流排出進氣道之外。盡管渦輪軸發(fā)動機排氣能量不高，但對于敵方紅外探測裝置來說仍然是相當客觀的目標。發(fā)動機排氣是直升機主要熱輻射源之一。作戰(zhàn)直升機必須減小自身熱輻射強度，要采用紅外抑制技術。一方面，要設法降低發(fā)動機外露熱部件的表面溫度，更重要的是，要將外界冷空氣引入并混合到高溫徘氣熱流中，從而降低溫度，沖淡二氧化氯的濃度，降低紅外特征。先進的紅外抑制技術通常將排氣裝置、冷卻空氣道以及發(fā)動機的安裝位置作為完整、有效的系統(tǒng)進行設計制造。我們知道，壓氣機包括分為軸流式和離心式兩種。軸流式壓氣機，面積小、流量大；離心式結構簡單、工作較穩(wěn)定。渦輪軸發(fā)動機從純軸流式開始，發(fā)展了單級離心、雙級離心到軸流與離心混裝一起的組合式壓氣機，歷經(jīng)多次變革。目前渦輪軸發(fā)動機一般采用若干級軸流加一級離心構成組合壓氣機，兼有兩者的優(yōu)點。國產(chǎn)渦軸-6、渦軸-8發(fā)動機為1級軸流加1級離心構成的組合壓氣機；“黑鷹”直升機上的T700發(fā)動機采用5級軸流加1級離心壓氣機。壓氣機部件主要包括進氣導流器、壓氣機轉(zhuǎn)子、壓氣機靜子及防喘裝置等。壓氣機轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)的組合件，軸流式轉(zhuǎn)子葉片呈葉柵排列安裝在工作葉輪周圍，離心式轉(zhuǎn)子葉片則呈輻射形狀鑄在葉輪外部。壓氣機靜子由壓氣機殼體和靜止葉片組成。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，通過轉(zhuǎn)子葉片迫使空氣向后流動，不僅加速了空氣，而且使空氣受到壓縮，轉(zhuǎn)子葉片后面的空氣壓強大于前面的壓強。氣流離開轉(zhuǎn)子葉片后，進入起擴壓作用的靜子葉片。在靜子葉片的通道，空氣流速降低、壓強升高，得到進一步壓縮。一個轉(zhuǎn)子加一個靜子稱為一級。衡量空氣經(jīng)過壓氣機被壓縮的程度，常用壓縮后與壓縮前的壓強之比，即增壓比來表示。渦輪軸發(fā)動機的優(yōu)缺點直升機最初使用活塞式發(fā)動機，現(xiàn)在仍有大量采用。渦輪軸發(fā)動機與之相比，由于具有渦輪噴氣發(fā)動機的特性，其功率大，重量輕，功率重量比一般在2.5以上。目前渦輪軸發(fā)動機可產(chǎn)生高達6000甚至10000馬力的功率，活塞發(fā)動機幾乎不能做到。渦輪軸發(fā)動機的耗油率雖然略高于活塞式發(fā)動機，但其使用的航空煤油要比活塞發(fā)動機用的汽油便宜。渦輪軸發(fā)動機的缺點主要在于，制造相對困難，初始成本也較高。此外，直升機旋翼的轉(zhuǎn)速較低，渦輪軸發(fā)動機需要很重很大的減速齒輪系統(tǒng)進行傳動，有時其重量竟占動力系統(tǒng)總重量一半以上。而活塞發(fā)動機本身轉(zhuǎn)速較低，傳動系統(tǒng)相對簡單。對于一些普及型或超小型的直升機來說，使用活塞發(fā)動機仍然是較好的選擇。 (四)、渦輪螺旋槳發(fā)動機一般來說，現(xiàn)代不加力渦輪風扇發(fā)動機的涵道比是有著不斷加大的趨勢的。因為對于渦輪風扇發(fā)動機來說，若飛行速度一定，要提高飛機的推進效率，也就是要降低排氣速度和飛行速度的差值，需要加大涵道比；而同時隨著發(fā)動機材料和結構工藝的提高，許用的渦輪前溫度也不斷提高，這也要求相應地增大涵道比。對于一架低速（500～600km/h）的飛機來說，在一定的渦輪前溫度下，其適當?shù)暮辣葢獮?0以上，這顯然是發(fā)動機的結構所無法承受的。為了提高效率，人們索性便拋去了風扇的外涵殼體，用螺旋槳代替了風扇，便形成了渦輪螺旋槳發(fā)動機，簡稱渦槳發(fā)動機。渦輪螺旋槳發(fā)動機由螺旋槳和燃氣發(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動。由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠比渦輪低，只有大約1000轉(zhuǎn)/分，為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi)，需要在它們之間安裝一個減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動螺旋槳。這種減速器的負荷重，結構復雜，制造成本高，它的重量一般相當于壓氣機和渦輪的總重，作為發(fā)動機整體的一個部件，減速器在設計、制造和試驗中占有相當重要的地位。　　渦輪螺旋槳發(fā)動機的螺旋槳后的空氣流就相當于渦輪風扇發(fā)動機的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動機大很多，氣流量也遠大于內(nèi)涵道，因此這種發(fā)動機實際上相當于一臺超大涵道比的渦輪風扇發(fā)動機。盡管工作原理近似，但渦輪螺旋槳發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機在產(chǎn)生動力方面卻有著很大的不同，渦輪螺旋槳發(fā)動機的主要功率輸出方式為螺旋槳的軸功率，而尾噴管噴出的燃氣推力極小，只占總推力的5%左右，為了驅(qū)動大功率的螺旋槳，渦輪級數(shù)也比渦輪風扇發(fā)動機要多，一般為2～6級。同活塞式發(fā)動機＋螺旋槳相比，渦輪螺旋槳發(fā)動機有很多優(yōu)點。首先，它的功率大，功重比（功率/重量）也大，最大功率可超過10000馬力，功重比為4以上；而活塞式發(fā)動機最大不過三四千馬力，功重比2左右。其次，由于減: 回答者：網(wǎng)友

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