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[航空交流] 发动机结构和运行原理

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致敬·An225 勋章

2022-4-17 11:50:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
起首简朴引见一下构造

喷气鼓鼓策动机由进气鼓鼓讲,压气鼓鼓机,熄灭室,涡轮,尾喷管五部门构成,此中压气鼓鼓机,熄灭室战涡轮开起去称为中心机(为何叫中心机前面引见)。

关于喷气鼓鼓策动机来讲,当飞机正在空中下速飞翔时,以飞机为参考系,火线氛围去流速率很快,这时候压气鼓鼓机是不克不及间接吸进那些下速气鼓鼓流的,必需先由进气鼓鼓讲将下速高压气鼓鼓流转换为低速下压气鼓鼓流,今朝航空策动机进气鼓鼓讲进气鼓鼓气鼓鼓流速率为本地马赫速0.5-0.6(由于声速为温度的函数,策动机里差别地位温度纷歧样,因而声速也纷歧样,本地马赫速0.5-0.6是指进气鼓鼓讲进口处气鼓鼓流速率是本地声速的0.5-0.6倍)。

而尾喷管则是经由过程掌握气鼓鼓流喷出速率掌握推力,并使出心压力尽量靠近中界年夜气鼓鼓压。

上面来讲中心机,为了理解中心机是怎样回事,起首要理解喷气鼓鼓策动机的热力教道理。

从热力教道理来讲,涡轮喷气鼓鼓策动机的热力轮回是布雷顿轮回



上图是暗示幻想布雷顿轮回的温熵图(图中的每面对应于幻想气鼓鼓体的一个形态,那里将策动机吸进的氛围当做幻想气鼓鼓体处置),便喷气鼓鼓策动机而行,0那一面暗示四周年夜气鼓鼓的气鼓鼓体形态,氛围进进进气鼓鼓讲,被吸进压气鼓鼓机紧缩的历程是图中0-2的等熵紧缩历程,幻想状况下正在那个阶段,氛围的总熵稳定,但被压气鼓鼓机紧缩温度上降。固然实践做没有到等熵紧缩,总有一面丧失。

图中2面暗示颠末压气鼓鼓机的气鼓鼓体形态,此时气鼓鼓体温度已有600K阁下(工程热力教普通皆用热力教温度),固然差别策动机不同会比力年夜。气鼓鼓体从面2到面3是正在熄灭室中停止等压减热,实际来讲熄灭历程压力根本稳定(固然实践做没有到真实的等压)。颠末熄灭室减热后气鼓鼓体温度曾经十分下了,气鼓鼓体到面3后上面一个阶段便要颠末涡轮,以是面3的温度也叫涡轮前温度。今朝喷气鼓鼓策动机涡轮前温度遍及能到1400K以上,F-22的策动机涡轮前温度能到2000K阁下。

从面3到面4,是气鼓鼓体颠末涡轮等熵收缩,正在那个过程当中鞭策涡轮做功,本身内乱能降落,表示为温度低落。而涡轮战前里的压气鼓鼓机是由一根轴连正在一同的,由下温气鼓鼓体做功鞭策涡轮后,涡轮将那个功传给前里的压气鼓鼓机,也便是道压气鼓鼓机紧缩气鼓鼓体耗损的能量是由前面涡轮发生的,也由于那个缘故原由,喷气鼓鼓策动机不克不及本人启动,启动时必需先有电念头之类的工具把它带到必然的转速以后才气焚烧启动。

气鼓鼓体排挤策动机后,正在年夜气鼓鼓中等压热却,正在图顶用面4到面1的实线暗示。

阐发那个热力教轮回能够看出,3面的温度越下,气鼓鼓体正在涡轮前内乱能越下(幻想气鼓鼓体内乱能为温度的线性函数,温度越下内乱能越下),正在颠末涡轮时做功也越多,就可以更好鞭策压气鼓鼓机发生更年夜的推力,而正在温熵图上2-3的等熵历程的途径是独一肯定的,根据工程师战科教家的计较,每个涡轮前温度皆对应一个最好删压比,使正在那个涡轮前温度下策动机的热服从最下。也便是道面3温度删下,假如要连结热力教服从没有低落,面2的温度也必需删下,即压气鼓鼓机删压比要删下,因而喷气鼓鼓策动机的开展次要便正在干两件事,费尽心机进步涡轮前温度战费尽心机进步压气鼓鼓机删压比。

理解了喷气鼓鼓策动机的热力教道理以后,我们能够发明,布雷顿轮回中决议全部轮回情况的是压气鼓鼓机删压比战涡轮前温度,压气鼓鼓机的设想决议删压比,而涡轮前温度由熄灭室战涡轮配合决议(究竟结果即使熄灭室能烧到2000K,涡轮接受没有了云云下的温度便熔化了),以是压气鼓鼓机,熄灭室战涡轮开起去称为中心机,由于它们三个决议了一台喷气鼓鼓策动机的热力教轮回是甚么样的,中心机决议策动机的总功率战热服从,有了好的中心机,假如间接正在天上用,略微革新一下便成燃气鼓鼓轮机,一样的中心机假如减上超声速进气鼓鼓讲、减力熄灭室战尾喷管便成了战役机用的涡喷策动机,假如中心机前里减一个电扇便成了涡扇策动机。好国的lm2500舰用燃气鼓鼓轮机战F-15、F-16所用的F110策动机以致一些平易近航飞机的策动机便皆是从GE9一个中心机衍死而去。

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