航空涡扇发动机的工作原理

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涡扇发动机原理

涡扇发动机原理

涡扇发动机原理
涡扇发动机是一种常见的航空发动机,其工作原理是通过将高速旋转的风扇产生的气流与高速喷出的燃烧气体相结合,从而产生推力。

涡扇发动机主要由压气机、燃烧室、涡轮和风扇组成。

在工作时,空气先经过压气机被压缩,然后通过燃烧室与燃料混合并燃烧,释放出能量。

燃烧气体在高速喷出过程中通过涡轮,使得涡轮高速旋转。

旋转的涡轮带动压气机和燃烧室,形成一个闭合的循环。

与此同时,涡轮还带动风扇旋转。

风扇通过高速旋转产生的气流从后方进入,经过压缩后从前方喷出,产生的推力是涡轮产生的推力的主要来源之一。

通过合理调节涡轮和风扇的旋转速度比,可以提高发动机的推力效率。

涡扇发动机相对于传统的喷气发动机具有较高的推力和燃油效率。

它的工作原理使得发动机产生的噪音较小,适用于商用飞机等领域。

在航空技术的发展中,涡扇发动机被广泛应用,并不断进行改进,以提高推力效率和燃油经济性。

涡扇发动机工作原理

涡扇发动机工作原理

涡扇发动机工作原理
涡扇发动机是一种常用于现代航空器的发动机,它是通过利用涡轮驱动来产生推力的。

涡扇发动机由多个关键部件组成,包括压缩机、燃烧室、涡轮组和喷管。

首先,气体通过涡轮引导器进入涡轮驱动的压缩机。

压缩机中的转子通过高速旋转将气流压缩,使其达到高压状态。

然后,高压气体进入燃烧室。

在燃烧室中,燃料被注入并点燃,与大量的空气混合。

这个燃烧过程释放出热能,将气体加热到高温高压状态。

燃烧后的气体会以极高的速度通过喷嘴排出,产生向后的推力。

接下来,高温高压的燃烧气体流经涡轮组。

涡轮组包括高压涡轮和低压涡轮,它们被连接在一起,并沿相反方向旋转。

当燃烧气体穿过涡轮组时,涡轮的旋转运动会带动涡轮引导器和压缩机的转子旋转。

最后,燃烧气体通过喷管排出机外,产生推力。

喷管的形状和设计可以进一步增加喷出气体的速度和推力。

涡扇发动机的推力由排气速度和气流质量流量决定。

总的来说,涡扇发动机的工作原理是利用压缩机将空气压缩,然后在燃烧室中加热并释放能量,最后通过涡轮驱动来产生推力。

这种设计使得涡扇发动机具有高效、高推力和低噪音的特点,广泛应用于现代航空器。

航空发动机原理

航空发动机原理

航空发动机原理航空发动机原理2011年11月07日重要提醒:系统检测到您的帐号可能存在被盗风险,请尽快查看风险提示,并立即修改密码。

| 关闭网易博客安全提醒:系统检测到您当前密码的安全性较低,为了您的账号安全,建议您适时修改密码立即修改 | 关闭航空发动机原理,,螺桨风扇发动机螺桨风扇发动机是一种介于涡轮风扇发动机和涡轮螺旋桨发动机之间的一种发动机形式,其目标是将前者的高速性能和后者的经济性结合起来,目前正处于研究和实验阶段。

螺桨风扇发动机的结构见图,它由燃气发生器和一副螺桨-风扇(由于实在无法给这个又象螺旋桨又象风扇的东东起个名字,只好叫它螺桨-风扇)组成。

螺桨-风扇由涡轮驱动,无涵道外壳,装有减速器,从这些来看它有一点象螺旋桨;但是它的直径比普通螺旋桨小,叶片数目也多(一般有6,8叶),叶片又薄又宽,而且前缘后掠,这些又有些类似于风扇叶片。

根据涡轮风扇发动机的原理,在飞行速度不变的情况下,涵道比越高,推进效率就越高,因此现代新型不加力涡轮风扇发动机的涵道比越来越大,已经接近了结构所能承受的极限;而往掉了涵道的涡轮螺旋桨发动机尽管效率较高,但由于螺旋桨的速度限制无法应用于M0.8~M0.95的现代高亚音速大型宽体客机,螺桨风扇发动机的概念则应运而生。

由于无涵道外壳,螺桨风扇发动机的涵道比可以很大,以正在研究中的一种发动机为例,在飞行速度为M0.8时,带动的空气量约为内涵空气流量的100倍,相当于涵道比为100,这是涡轮风扇发动机所瞠乎其后的,将其应用于飞机上,可将高空巡航耗油率较目前高涵道比轮风扇发动机降低15%左右。

同涡轮螺旋桨发动机相比,螺桨风扇发动机的可用速度又高很多,这是由它们叶片外形不同所决定的。

普通螺旋桨叶片的叶型厚度大以保证强度,弯度大以保证升力系数,从剖面来看,这种叶型实际上就是典型的低速飞机的机翼剖面外形,它在低速情况下效率很高,但一旦接近音速,效率就急剧下降,因此装有涡轮螺旋桨发动机的飞机限制在M0.6~M0.65左釉痘而螺桨-风扇速度的既宽且薄、前缘尖锐并带有后掠的叶型则类似于超音速机翼的剖面外形,这种叶型的跨音速性能就要好的多,在飞行为M0.8时仍有良好的推进效率,速度是目前新型发动机中最有希看的一种。

涡扇15发动机原理

涡扇15发动机原理

涡扇15发动机原理以涡扇15发动机原理为标题,我们将详细介绍涡扇15发动机的工作原理。

涡扇15发动机是一种高性能的喷气式发动机,广泛应用于民用和军用飞机中。

涡扇15发动机是一种涡轮风扇发动机,它采用了涡轮增压器和风扇两个级别的压气机。

其工作原理如下:1. 压气机部分:涡扇15发动机的压气机由多个级别组成,每个级别都有一组转子和定子。

当发动机启动后,压气机的转子开始旋转,通过离心力将空气压缩并推向下一个级别。

这样逐级压缩的过程使得空气的压力和温度不断增加。

2. 燃烧室部分:在压气机的末级,空气被引导进入燃烧室。

在燃烧室中,燃料被喷射进入高温和高压的空气中,然后燃烧产生高温高压的燃气。

这些燃气通过喷嘴喷出,产生推力。

3. 高压涡轮部分:燃气喷出后,通过高压涡轮的作用,将其中一部分能量转化为机械能,驱动压气机的转子旋转。

高压涡轮的转子与压气机的转子通过轴连在一起,共同组成了一个整体。

4. 低压涡轮部分:燃气通过高压涡轮后,流经燃气发生器,再通过低压涡轮。

低压涡轮的转子则驱动着风扇转子的旋转。

风扇是涡扇15发动机的重要组成部分,它通过产生大量的气流来提供额外的推力。

5. 喷管部分:经过低压涡轮后,燃气流向喷管。

喷管的设计有助于加速燃气排出,产生更大的推力。

喷管还能改变喷气流的方向,从而提供飞行中所需的推力调整和机动性。

涡扇15发动机的工作原理可以总结为:通过压气机将空气压缩,然后在燃烧室中与燃料混合并燃烧产生高温高压的燃气,燃气通过高压涡轮和低压涡轮的作用驱动压气机和风扇旋转,最后通过喷管排出产生推力。

涡扇15发动机具有高效、可靠和推力大的特点,广泛应用于各类飞机中。

它的工作原理基于涡轮增压和风扇的组合,能够提供足够的推力和燃料效率,满足飞机在不同飞行阶段的需求。

不断的技术创新使得涡扇15发动机在性能和可靠性上得到了进一步的提升,为航空工业的发展做出了重要贡献。

航空涡扇发动机工作原理

航空涡扇发动机工作原理

航空涡扇发动机工作原理
航空涡扇发动机是一种先进的发动机类型,它的工作原理是结合了涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的特点。

涡扇发动机的工做原理是:将空气吸进燃烧室中,与喷出的燃料混合后进行燃烧,产生的高温高压气流,经过高低压涡轮后,从尾喷管喷出,最后产生推力,推动飞机前进。

具体来说,涡扇发动机的前方有一个风扇,它旋转吸入的空气被分为两个部分:一部分进入细管子成为内涵气流,一部分进入粗管子成为外涵气流。

外涵气流直接从发动机尾部流出形成一部分动力,而内涵气流经过压气机被压缩,成为高温高压气体,并进一步进入燃烧室被和燃油一起进一步加热膨胀冲击后面的涡轮。

涡轮就像我们小时候玩的纸风车一样,被高温高压燃气带动旋转,燃气最后从尾部高速喷出,形成发动机最主要的动力。

由于涡轮与风扇、压气机同在一根轴承上,因此涡轮又带动了风扇、压气机一起转动。

吸入空气—增压-加热-喷射—带动发动机运转,这样一个稳定的循环运动就初步建立起来。

涡扇发动机的结构和工作原理

涡扇发动机的结构和工作原理

涡扇发动机的结构和工作原理一、引言涡扇发动机是目前商用飞机上最常见的发动机类型之一,其高效节能、低噪音和高可靠性的特点使其成为现代航空业的重要组成部分。

本文将介绍涡扇发动机的结构和工作原理。

二、涡扇发动机的结构涡扇发动机由压气机、燃烧室、涡轮和喷管等组成。

1. 压气机:压气机是涡扇发动机的核心部件之一,其主要功能是将空气压缩,提高空气的密度和压力。

压气机通常由多级轴流压气机和多级离心压气机组成。

2. 燃烧室:燃烧室是将燃料与压缩空气混合并点燃的部分,通过燃烧产生的高温高压气体推动涡轮运转。

燃烧室通常采用环形燃烧室或喷嘴式燃烧室。

3. 涡轮:涡轮由高压涡轮和低压涡轮组成,其主要作用是通过高温高压气体的冲击推动涡轮转动,驱动压气机和风扇。

4. 喷管:喷管是涡扇发动机的尾部部分,其主要功能是将高速高温的尾流喷出,产生推力。

喷管的形状和尺寸对发动机的推力、燃油效率和噪音水平都有重要影响。

三、涡扇发动机的工作原理涡扇发动机的工作原理可以简化为空气压缩、燃烧和喷射三个过程。

1. 空气压缩:空气通过进气口进入涡扇发动机,经过压气机的多级压缩,空气的密度和压力增加。

在压气机中,每一级都由一系列叶片和固定的导向叶片组成,通过叶片的旋转将空气压缩。

2. 燃烧:经过压缩的空气进入燃烧室,与燃料混合并点燃。

燃料燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴喷出,冲击涡轮使其转动。

燃烧室的设计和燃料的燃烧效率对发动机的性能有重要影响。

3. 喷射:燃烧后的高温高压气体通过涡轮推动涡轮转动,涡轮的转动驱动压气机和风扇运转。

同时,部分高温高压气体经过喷管喷出,产生推力,推动飞机向前飞行。

涡扇发动机的喷射效率对推力和燃油消耗有重要影响。

四、涡扇发动机的特点涡扇发动机相比于传统的活塞发动机和涡轮螺旋桨发动机,具有以下特点:1. 高效节能:涡扇发动机通过空气压缩和燃烧产生的高温高压气体推动涡轮运转,利用喷射产生推力,其热效率和推力重量比较高,燃油消耗相对较低。

航空发动机概述解析

航空发动机概述解析喷气发动机是使用喷气推力推动飞机飞行的发动机。

它的工作原理是,通过燃烧室中的燃料燃烧产生高温高压气流,然后将气流经过喷嘴迅速排出,产生的离心推力推动飞机向前飞行。

喷气发动机具有推力大、能量利用率高的特点,适用于高速、远程飞行。

涡扇发动机是一种结合了涡轮和涡桨技术的发动机。

它的工作原理是,通过燃烧室中的燃料燃烧产生高温高压气流,然后通过涡轮驱动涡桨,在涡轮的作用下产生的气流既产生推力,同时也驱动涡桨产生升力。

涡扇发动机具有推力和升力兼备的特点,适用于短距离起降和低速/垂直起降的飞行任务。

1.压气机:压气机是将空气压缩为高压气体的关键部件。

它通常由多级轴流式压气机和多级离心式压气机组成。

轴流式压气机的压缩空气流向与发动机轴线平行,压缩效率高;离心式压气机的压缩空气在转子内壁上流动,压缩效率较低。

2.燃烧室:燃烧室是燃料燃烧的区域,它将燃料和压缩空气混合并点火燃烧。

燃烧室结构复杂,需要满足高温高压下的燃烧要求,并尽可能减少排放物的产生。

3.涡轮:涡轮是推动喷气发动机和涡扇发动机的核心部件,包括高压涡轮和低压涡轮。

燃气在高温高压下冲击涡轮,使涡轮旋转并带动压气机和涡桨运转。

4.尾喷口:尾喷口是喷气发动机的出口,通过控制尾喷口形状和大小,可以调节喷气流的方向和推力大小。

喷气流的速度越大,推力越大。

5.涡桨:涡扇发动机中的涡桨是产生升力的关键部件,它由多个叶片组成,通过涡轮驱动旋转,产生气流带动飞机上升。

涡桨的叶片形状和数量可以根据飞行任务的需求进行调整。

近年来,随着航空技术的不断发展,航空发动机也在不断创新和改进。

例如,涡扇发动机的高涵道比设计可以提高推力和燃油效率;使用复合材料和先进制造工艺可以减轻发动机重量;采用全电控制系统可以提高发动机的控制性能等。

总之,航空发动机是现代飞机的核心动力装置,它的设计和性能直接影响着飞机的运行效率、经济性和安全性。

随着航空技术的不断进步,航空发动机也在不断创新和优化,为飞机提供更高的性能和可靠性。

国产c919发动机工作原理

国产c919发动机工作原理
C919飞机是中国自主研发的干线客机,其发动机是由国产的发动机制造商航发动力研制的。

C919的发动机种类为“Leap-1C”,是一款新一代的高效涡扇发动机。

该发动机采用了复杂的气动原理,利用空气压缩和燃烧产生的高温高压气流来推动飞机飞行。

其内部包括压气机、燃烧室、涡轮、喷嘴等各种部件,经过复杂的运作使空气在发动机内部不断流动,最终将产生的推力传递给飞机。

其中,压气机是发动机的核心部件,它将大量空气进行压缩,使其成为高压气流。

接着,高压气流进入燃烧室,在燃烧室内与燃料混合燃烧,产生高温高压气流。

这些气流经过一系列涡轮的作用,最终通过喷嘴喷出,产生推力。

C919发动机的工作原理极其复杂,需要先进的制造技术和精湛的工艺来保证其可靠性和高效性。

随着中国发动机技术的不断发展,可以预见未来国产发动机将在世界航空工业中扮演越来越重要的角色。

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涡喷发动机

飞行原理(HowAndWhy)升力原理:飞机是比空气重的飞行器,因此需要消耗自身动力来获得升力。

而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用。

在下面这幅图里,有一个机翼的剖面示意图。

机翼的上表面是弯曲的,下表面是平坦的,因此在机翼与空气相对运动时,流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远,所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T> V2=S2/T1)。

根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。

”,因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。

F1、F2的合力必然向上,这就产生了升力。

从机翼的原理,我们也就可以理解螺旋桨的工作原理。

螺旋桨就好像一个竖放的机翼,凸起面向前,平滑面向后。

旋转时压力的合力向前,推动螺旋桨向前,从而带动飞机向前。

当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑,而有着复杂的曲面结构。

老式螺旋桨是固定的外形,而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计,改善螺旋桨性能。

飞行需要动力,使飞机前进,更重要的是使飞机获得升力。

早期飞机通常使用活塞发动机作为动力,又以四冲程活塞发动机为主。

这类发动机的原理如图,主要为吸入空气,与燃油混合后点燃膨胀,驱动活塞往复运动,再转化为驱动轴的旋转输出:单单一个活塞发动机发出的功率非常有限,因此人们将多个活塞发动机并联在一起,组成星型或V型活塞发动机。

下图为典型的星型活塞发动机。

现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前。

下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧。

风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机外。

而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空气,从而完成了一个工作循环涡轮喷气发动机这类发动机的原理基本与上面提到的喷气原理相同,具有加速快、设计简便等优点。

涡扇发动机工作原理

涡扇发动机工作原理1涡扇发动机涡扇发动机是一种相对简单的发动机,流体动力学原理层出不穷,涡流是发动机最重要的动力机制之一。

由于流动特性的不同,涡扇发动机的工作原理也不尽相同,其主要分为压空气涡轮发动机、混合空气涡轮发动机和充放电涡轮发动机三大类。

1.1压空气涡轮发动机压空气涡轮发动机的工作原理非常简单。

它的潜力空气被压缩放入气缸,随后被燃料燃烧,产生的热能转换为动力气体发动机的工作介质,并被排出。

在这一过程中,涡轮发动机依靠压空气密封圈和叶片的联动放大动力(涡轮),将潜力能和机械能转换为动力和扭矩,同时也可以调节出动的发动机的转速。

1.2混合空气涡轮发动机混合涡轮发动机是一种混合空气发动机,它将高温燃料燃烧过后的热能转换为动力,而不是潜力空气。

然而,混合空气也有一些优点,尤其是可以提高燃烧室充分度,增加发动机效率。

此外,混合空气涡轮发动机也具有一定的可控制发动机输出扭矩,可控制发动机输出功率,可控制发动机输出转速的能力,这在全景发动机中使用比较广泛。

1.3充放电涡轮发动机充放电涡轮发动机是涡轮发动机的一种,它使用旋转涡轮与气缸相联动,把混合气体推进燃烧室,使气体涡轮带动发动机输出定功率,可以产生更高的特性扭矩,更宽的转速范围,做到由低到高的高性能输出。

由于充放电涡轮发动机的工作原理特殊,它的发动机效率和特性扭矩性能都会比其他类型的涡轮发动机有较大的提高,是涡轮发动机的最好选择之一。

2总结涡轮发动机的工作原理可以分为压空气涡轮发动机、混合空气涡轮发动机和充放电涡轮发动机三大类,它们在低排放和性能特性、转速调节范围等方面均有所优势。

如果正确利用,必将提高汽车及航空工程的效率和燃料经济性。

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航空涡扇发动机的工作原理•发表于:2014-01-21 21:57:40•作者:江山红红发短信加好友更多作品级别:上将积分:118791航空喷气发动机主要有两种,一种是涡喷发动机,一种是锅扇发动机。

在这里主要介绍大家关心的涡扇发动机的工作原理。

涡扇发动机是喷气发动机的一个分支,从血缘关系上来说,涡扇发动机应是涡喷发动机的变种。

从结构上看,涡扇发动机是在涡喷发动机之前加装了风扇。

这几叶风扇却把涡喷发动机与涡扇发动机严格的区分开来。

正是这几叶风扇,让涡扇发动机青出于蓝而胜于蓝。

研制涡扇发动机,首先是要确定它的总体结构。

简单的讲,主要是发动机的转子数目多少。

目前涡扇发动机所采用的总体结构无非是三种,一是单转子、二是双转子、三是三转子。

其中单转子的结构最为简单,整个发动机只有一根轴,风扇、压气机、涡轮全都在这一根轴上。

结构简单尽管研制难度低,省钱!但要付出性能差的代价。

从理论上讲:单转子结构的涡扇发动机的压气机,可以作成任意多的级数,以期达到一定的增压比。

可是由于单转子的结构限制,使其风扇、低压压气机、高压压气机、低压涡轮、高压涡轮必须都安装在同一根主轴之上,在工作时,它们就必须要保持相同的转速,问题也跟着出来了。

当单转子的发动机在工作时,如果其转速突然下降时,压气机的高压部分,就会因为得不到足够的转速,而效率严重下降;在高压部分的效率下降的同时,压气机低压部分的载荷就会急剧上升,当低压压气机部分超载运行时,就会引起发动机的振喘。

在正常的飞行中,发动机发生振喘是决对不允许的。

因为发动机发生振喘,会严重危及飞机的安全。

为了解决低压部分在工作中的过载,只好在压气机前加装导流叶片和在压气机的中间级上进行放气,即放掉一部分以经被增压的空气来减少压气机低压部分的载荷。

但这样一来发动机的效率就会大打折扣,而且这种放掉增压气的作法在高增压比的压气机上的作用也不是十分的明显。

更要命的问题发生在风扇上,由于风扇必须和压气机同步,受压气机的高转数所限,单转子涡扇发动机只能选用比较小的函道比。

为了提高压气机的工作效率和减少发动机在工作中的振喘,人们想到了用双转子来解决问题,即让发动机的低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下。

这样低压压气机与低压涡轮联动形成了低压转子,高压压气机与高压涡轮联动形成了高压转子。

低压转子的转速可以相对低一些。

因为压缩作用,在压气机内的空气温度升高,其作用力随着空气温度的升高而增大。

高压转子的转速可以设计的相对高一些,转速提高了,其高压转子的直径就可以做得小一些,这样在双转子的喷气发动机上就形成了一个“蜂腰”,而发动机的一些附属设备比如燃油调节器、起动装置等等就可以装在这个“蜂腰”的位置上,以减少发动机的迎风面积降低飞行阻力。

一般来说双转子发动机的的高压转子的重量比较轻,起动惯性小,所以人们在设计双转子发动机的时候都只把高压转子设计成用启动机来驱动,这样和单转子发动机相比双转子的启动也比较容易,启动的能量也要求较小,启动设备的重量也就相对降低。

然而双转子结构的涡扇发动机也并不是完美的。

在双转子结构的涡扇发动机上,由于风扇要和低压压气机联动,风扇和低压压气机就必须要互相将就一下对方。

风扇为将就压气机而必需提高转数,这样直径相对比较大的风扇所承受的离心力和叶尖速度也就要大,巨大的离心力就要求风扇的重量不能太大,在风扇的重量不能太大的情况下风扇的叶片长度也就不能太长,风扇的直径小下来了,函道比自然也上不去,而实践证明函道比越高的发动机推力也就越大,而且也相对省油。

而低压压气机为了将就风扇也不得不降低转数,降低了压气机的转数压气机的工作效率自然也就上不去,单级增压比降低的后果是不得不增加压气机风扇的级数来保持一定的总增压比。

这样压气机的重量就很难得以下降。

为了解压气机和风扇转数上的矛盾。

人们很自然的想到了三转子结构,所谓三转子就是在二转子发动机上又了多了一级风扇转子。

这样风扇、高压压气机和低压压气机都自成一个转子,各自都有各自的转速。

三个转子之间没有相对固定的机械联接。

如此一来,风扇和低压转子就不用相互的将就行事,而是可以各自在最为合试的转速上运转。

设计师们就可以相对自由的来设计发动机风扇转速、风扇直径以及函道比。

而低压压气机的转速也可以不受风扇的肘制,低压压气机的转速提高之后压气的的效率提高、级数减少、重量减轻,发动机的长度又可以进一步缩小。

但和双转子发动机相比,三转子结构的发动机的结构进一步变的复杂。

三转子发动机有三个相互套在一起的共轴转子,因而所需要的轴承支点几乎比双转子结构的发动机多了一倍,而且支撑结构也更加的复杂,轴承的润滑和压气机之间的密闭也更困难。

三转子发动机比双转子发动机多了很多工程上的难题,可是英国的罗·罗公司还是对他情有独钟,因为在表面的困难背后还有着巨大的好处,罗罗公司的RB-211上用的就是三转子结构。

转子数量上的增加换来了风扇、压气机、涡轮的简化。

三转子RB-211与同一技术时期推力同级的双转子的JT-9D相比:JT-9D的风扇页片有46片,而RB-211只有33片;压气机、涡轮的总级数JT-9D有22级,而RB-211只有19级;压气机叶片JT-9D有1486片,RB-211只有826片;涡轮转子叶片RB211也要比JT9D少,前者是522片,而后者多达708片;但从支撑轴承上看,RB-211有八个轴承支撑点,而JT9D只有四个。

涡扇发动机的外函推力完全来自于风扇所产生的推力,风扇的的好坏直接的影响到发动机的性能,这一点在高函道比的涡扇发动机上由是。

涡扇发动机的风扇发展也经历了几个过程。

在涡扇发动机之初,由于受内函核心机功率和风扇材料的机械强度的限制,涡扇发动机的函道比不可能作的很大,比如在涡扇发动机的三鼻祖中,其函道比最大的CJ805-23也不过只有1.5而以,而且CJ805-23所采用的风扇还是后独一无二的后风扇。

在前风扇设计的二款发动机中JT3D的函道比大一些达到了1.37。

达到如此的函道比,其空气总流量比也比其原型J-57的空气流量大了271%。

空气流量的加大发动机的迎风面积也随之变大。

风扇的叶片也要作的很长。

JT3D 的一级风扇的叶片长度为418.2毫米。

而J57上的最长的压气机叶片也就大约有二百毫米左右。

当风扇叶片变的细长之后,其弯曲、扭转应力加大,在工作中振动的问题也突现了出来。

为了解决细长的风扇叶片所带来的麻烦,普惠公司采用了阻尼凸台的方法来减少风扇叶片所带来的振动。

凸台位于距风扇叶片根处大约百分之六十五的地方。

JT3D发动机的风扇部分装配完成之后,其风扇叶上的凸台就会在叶片上连成一个环形的箍。

当风扇叶片运转时,凸台与凸台之间就会产生摩擦阻尼以减少叶片的振动。

加装阻尼凸台之后其减振效果是明显的,但其阻尼凸台的缺点也是明显的。

首先他增加了叶片的重量,其次他降底了风扇叶片的效率。

而且如果设计不当的话当空气高速的流过这个凸台时会发生畸变,气流的畸变会引发叶片产生更大的振动。

而且如果采用这种方法由于叶片的质量变大,在发动机运转时风扇本身会产生更大的离心力。

这样的风扇叶片很难作的更长,没有更长的叶片也就不会有更高的函道比。

而且细长的风扇叶片的机械强度也很低,在飞机起飞着陆过程中,发动机一但吸入了外来物,比如飞鸟之类,风扇的叶片会更容易被损坏,在高速转动中折断的风扇叶片会像子弹一样打穿外函机匣酿成大祸。

解决风扇难题一个比较完美的办法是加大风扇叶片的宽度和厚度。

这样叶片就可以获得更大的强度以减少振动和外来物打击的损害,而且如果振动被减少到一定程度的话阻尼凸台也可以取消。

但更厚重的扇叶其运转时的离心力也将是巨大的。

这样就必需要加强扇叶和根部和安装扇叶的轮盘。

但航空发动机负不起这样的重量代价。

风扇叶片的难题大大的限制了涡扇发动机的发展。

更高的转数、高大的机械强度、更长的叶片、更轻的重量这样的一个多难的问题最终在八十年代初得到了解决。

1984年10月,RB211-535E4挂在波音七五七的翼下投入了使用。

它是一台有着跨时代意义的涡扇发动机。

让它身负如此之名的就是他的风扇。

罗·罗公司用了创造性的方法解决了困扰大函道比涡扇发动机风扇的多难问题。

新型发动机的风扇叶片叫作“宽弦无凸肩空心夹层结构叶片”。

故名思意,新型风扇的叶片采用了宽弦的形状来加大机械强度和空心结构以减少重量。

新型的空心叶片分成三个部分:叶盆、叶背、和叶芯。

它的叶盆和叶背分别是由两块钛合金薄板制成,在两块薄板之间是同样用钛合金作成的蜂窝状结构的“芯”。

通过活性扩散焊接的方法将叶盆、叶背、叶芯连成一体。

新叶片以极轻的重量获得了极大的强度。

这样的一块钛合金三明治一下子解决了困扰航空动力工业几十年的大难题。

新型风扇不光是重量轻、强度大,而且因为他取消了传统细长叶片上的阻尼凸台他的工作效率也要更高一些。

风扇扇叶的数量也减少了将近三分之一,RB211-535E4发动机的风扇扇叶只有二十四片。

1991年7月15日新型宽弦叶片经受了一次重大的考验。

印度航空公司的一架A320在起飞阶段其装备了宽弦叶片的V-2500涡扇发动机吸入了一只5.44千克重的印度秃鹫!巨鸟以差不多三百公里的时速迎头撞到了发动机的最前端部件--风扇上!可是发动机在遭到如此重创之后仍在正常工作,飞机安全的降落了。

在降落之后,人们发现V-2500的22片宽弦风扇中只有6片被巨大的冲击力打变了形,没有一片叶片发生折断。

发动机只在外场进行了更换叶片之后就又重新投入了使用。

这次意外的撞击证明了“宽弦无凸肩空心夹层结构叶片”的巨大成功。

解决宽弦风扇的问题并不是只有空心结构这一招。

实际上,当风扇的直径进一步加大时,空心结构的风扇扇叶也会超重。

比如在波音777上使用的GE-90涡扇发动机,其风扇的直径高达3.142米。

即使是空心蜂窝结构的钛合金叶片也会力不从心。

于是通用动力公司便使用先进的增强环氧树脂碳纤维复合材料来制造巨型的风扇扇叶。

碳纤维复合材料所制成的风扇扇叶结构重量极轻,而强度却是极大。

可是在当复合材料制成的风扇在运转时遭到特大鸟的撞击会发生脱层现像。

为了进一步的增大GE-90的安全系数,通用动力公司又在风扇的前缘上包覆了一层钛合金的蒙皮,在其后缘上又用“凯夫拉”进行缝合加固。

如此以来GE-90的风扇可谓万无一失。

当高函道比涡扇发动机的风扇从传统的细长窄弦叶片向宽弦叶片过渡的时候,风扇的级数也经历了一场从多级风扇到单级风扇的过渡。

在涡扇发动机诞生之初,由于风扇的单级增压比比较低只能采用多级串联的方式来提高风扇的总增压比。

比如JT3D的风扇就为两级,其平均单级增压比为1.32,通过两级串联其风扇总增压比达到了1.74。

多级风扇与单级风扇相比几乎没有优点,它重量大、效率低,其实它是在涡扇发动机的技主还不十分成熟的时候一种无耐的选择。

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