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飛機發動機能充分燃燒嗎

汽車更新时间:2024-12-23 23:45:18

自從渦輪風扇發動機被發明之後，渦扇發動機就以推力大、推進效率高、高速性能優異等優勢取代了活塞式發動機，成為現代戰鬥機的首選發動機。而渦扇發動機的主要工作原理将空氣由進氣道吸入、在燃燒室中與燃油混合點火、在尾噴口噴出高溫高速氣體，産生反作用力推動飛行器向前飛行。

飛機發動機能充分燃燒嗎（航空發動機溫度可達2000）1

為此，我們經常看到安裝渦扇發動機的戰鬥機飛行時尾部會噴出長長的“火焰”，那渦扇發動機為何不會因此融化呢？其實，雖然渦扇發動機的尾噴口一直在“噴火”，但此處的溫度并不算高，一般在600攝氏度左右，不少耐高溫的材料都可以承受這一溫度。

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而渦扇發動機溫度最高的地方是在燃燒室，燃燒室是經過壓縮的空氣與燃油混合後燃燒膨脹的地方，這裡的溫度最高一般在2000攝氏度左右。而燃燒室屬于空腔結構，隻有燃燒室内壁與高溫氣體接觸，單面接觸（像鐵鍋一樣）再加上耐高溫材料，承受高溫的能力較強，所以2000℃的高溫氣體也不能将發動機融化。

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反而在燃燒室的出口處，也就是渦輪機前面（又稱渦輪前）才是對渦扇發動機技術要求最高的地方，因為最前面的渦輪葉片需要“直面”高溫氣體的持續沖擊，且很難冷卻散熱，而目前已經廣泛應用的第四代小涵道比渦扇發動機渦輪前溫度标準為1850K-2000K（約1600℃-1700℃），已經超過了大多數材料的熔點。

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為了應對這一溫度，第三代渦扇發動機大多使用定向凝固高溫合金（使用溫度1273K），作為制作渦輪葉片的材料；第四代渦扇發動機則使用單晶合金（一次成型、分子排序一模一樣），再添加鎳、铼、钴等稀有金屬材料使得葉片的使用溫度可以達到1470K（約合1200℃）。

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不過，1200℃的單晶合金葉片依然無法達到第四代渦扇發動機近1700℃的渦輪前溫度要求，而這就需要為發動機葉片增加散熱技術了。因為，發動機渦輪葉片表面全部“沐浴”在高溫氣體中無法散熱，就隻能通過頁面内部進行冷卻散熱了，所以也就出現了單晶空心葉片，空心的葉片可使低溫氣流從渦輪葉片内部通過，此舉大幅度降低了葉片的溫度，從而使得渦扇發動機的耐高溫能力提高了不少。

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而随着第六代戰鬥機被提上日程，各國也已經開始了第五代渦扇發動機的研發，而第五代渦扇發動機要求渦輪前溫度需要達到2100K-2200K（1830℃-1930℃），這也對發動機渦輪葉片的技術要求進一步提升，所以金屬間化合物、雙層壁超冷渦輪葉片即将登場。

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