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渦扇噴氣發動機簡單原理

汽車 更新时间:2024-09-05 02:24:24

渦扇發動機,全稱渦輪風扇發動機,因為它适合絕大多數的飛機航線,所以在飛機中應用十分普遍。它的前身是渦輪噴氣式發動機,後來不斷發展,在噴氣式發動機的後邊增加了一個低速的低壓渦輪,帶動風扇,它的目的就是為了消耗渦噴發動機的排氣動能,降低燃氣排出速度,發動機的效率得到提高後,就會減少油耗,這樣飛機就能飛得更遠,但是因為它的風扇太大,和風接觸的面積也大,所以對涵道比有一定要求。

渦扇噴氣發動機簡單原理(原來這就是飛機)1

渦扇發動機工作原理

發動機前方的風扇旋轉吸入空氣被分為兩個部分,一部分進入細管子成為内涵氣流,一部分進入粗管子成為外涵氣流,外涵氣流直接從發動機尾部流出形成一部分動力,而内涵氣流經過壓氣機被壓縮,成為高溫高壓氣體,并進一步進入燃燒室被和燃油一起進一步加熱膨脹沖擊後面的渦輪,渦輪就像我們小時候玩的紙風車一樣,被高溫高壓燃氣帶動旋轉,燃氣最後從尾部高速噴出,形成發動機最主要的動力。

渦扇噴氣發動機簡單原理(原來這就是飛機)2

由于渦輪與風扇、壓氣機同在一根軸承,因此渦輪又帶動了風扇、壓氣機一起轉動。吸入空氣—增壓-加熱-噴射—帶動發動機運轉,這樣一個穩定的循環運動就初步建立起來,是不是看起來很像一個永動機,隻要發動機一發動,就能持續的提供動力。這個時候大家會不會有一個疑問?渦扇發動機最初的風扇是怎麼運轉起來的?發動機的啟動是怎樣的,是誰提供了最初的動力呢?

渦扇噴氣發動機簡單原理(原來這就是飛機)3

渦扇發動機啟動

其實現代的飛機尾部一般會加裝了一個輔助動力裝置,叫做APU.它是渦扇發動機能夠啟動的關鍵所在,APU是由一個小電動機帶動的小型燃氣輪機,在APU啟動後,就能源源不斷的吸入空氣并送到發動機後面的燃燒室燃燒然後帶動整個渦扇發動機的運轉,所以渦扇發動機啟動前,必須先啟動APU,如果APU故障了就隻能依靠地面電源車和高壓氣源車來實現發動機的啟動。一般飛機發動機如果在空中停車,也要依靠APU來實現重新啟動,如果APU發生了故障,發動機不能實現二次啟動,那麼飛機就可能會發生嚴重的事故,甚至是墜機。

渦扇噴氣發動機簡單原理(原來這就是飛機)4

因此,啟動渦扇發動機的首要事項是讓渦輪葉片在發動機還沒完全啟動之前先轉起來,達到足夠的轉速,保證空氣的流動速度。而啟動葉片的動力來源一般有三種:

渦扇噴氣發動機簡單原理(原來這就是飛機)5

一種是用外部的電動機帶動渦扇發動機的主軸旋轉,進而讓固定在主軸上的葉片達到足夠轉速;

第二種則是用外來的氣流(比如壓縮空氣)直接吹動葉片,這種方式常用于小型飛機的發動機;

第三種則是針對大型客機,由于這些大型客機使用的多為大涵道比渦扇發動機,其葉片尺寸很大,靠前兩種方式帶動這些葉片達到足夠轉速太費勁,所以,這些飛機一般都配有專門的輔助動力單元(APU)。這些APU相當于一個小型的渦噴發動機,通過外來動力啟動APU,然後APU再帶動主發動機主軸和葉片旋轉,進而啟動主發動機。

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