【簡介:】現(xiàn)行航發(fā)走的是高溫路線,主要是靠壓氣機(jī)壓入燃燒室的空氣與燃油混合燃燒后,產(chǎn)生高于1350℃至1700℃的高溫(中、俄的航發(fā)的燃燒室溫度約1350℃左右,美國的航發(fā)的燃燒室溫度高達(dá)17
現(xiàn)行航發(fā)走的是高溫路線,主要是靠壓氣機(jī)壓入燃燒室的空氣與燃油混合燃燒后,產(chǎn)生高于1350℃至1700℃的高溫(中、俄的航發(fā)的燃燒室溫度約1350℃左右,美國的航發(fā)的燃燒室溫度高達(dá)1700℃以上),使空氣產(chǎn)生百倍以上的膨脹,高速從航發(fā)尾部噴出,為飛機(jī)提供推力。其中壓氣機(jī)的動(dòng)力由設(shè)置于尾氣流出噴口的通道里的反向渦輪機(jī)(或其它動(dòng)力葉輪)提供,其有效功率約為1至4MW之間,視不同國家、不同機(jī)型、不同運(yùn)行狀態(tài)而不同。其實(shí)質(zhì)是將溫度高達(dá)1100℃至1550℃以上的高溫尾氣的熱能白白“送給了大自然”,但看上去還很壯觀、很威猛的。
我國航發(fā)最好的是WS15,中間推力:10522daN,中間耗油率:0.665kg/daN/h,推重比:大于或等于9,渦輪進(jìn)口溫度:1477℃,最大直徑:1.02m,長度:5.05m,質(zhì)量:1862.3kg。其綜合性能與F135還差至少一倍。
筆者介紹一款全新技術(shù)的航發(fā):燃?xì)庑袜馆喨珶釀?dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī),它走的是低溫路線,前壓氣機(jī)(即前渦輪增壓機(jī))連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮至0.8MPa左右的壓力;壓縮后的空氣進(jìn)入分布于喙輪機(jī)外側(cè)的六組燃燒室,與噴入的燃料混合后燃燒,成為約800℃左右的高溫燃?xì)?,隨即流入喙輪發(fā)動(dòng)機(jī)后,通過喙輪流程,將燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為喙輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,其轉(zhuǎn)換熱效率高達(dá)75%以上。
加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高,因而燃?xì)庑袜馆喨珶釀?dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)在帶動(dòng)前壓氣機(jī)的同時(shí),尚有約30MW以上的高額余功作為喙輪全熱動(dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功,帶動(dòng)后壓氣機(jī)(即后渦輪增壓機(jī))從外涵道吸入大量新空氣與喙輪機(jī)排除的低溫燃?xì)饣旌?,并將混合氣壓縮到0.3至0.4MPa的壓力后從發(fā)動(dòng)機(jī)尾部高速噴出,為飛機(jī)提供動(dòng)力。此尾氣在與空氣進(jìn)行“柔-柔型”沖擊后,其溫度最低可低到-100℃以下,但這時(shí)的空氣和尾氣均在發(fā)動(dòng)機(jī)之外,無論低到多少攝氏度都對發(fā)動(dòng)機(jī)沒影響。
其實(shí)質(zhì)是將燃油的75%以上的熱能轉(zhuǎn)化成了尾氣的“動(dòng)能”,而且還可利用部分太陽能(如果尾氣沖擊空氣后溫度低于進(jìn)氣溫度,則說明利用了太陽能)。
燃?xì)獬鯗睾蛪簹鈾C(jī)的壓縮比,是影響燃?xì)庑袜馆喨珶釀?dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)效率的兩個(gè)主要因素。提高燃?xì)獬鯗?,并相?yīng)提高壓縮比,可使燃?xì)庑袜馆喨珶釀?dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)效率顯著提高。但是過高的燃?xì)獬鯗睾瓦^大的壓縮比會(huì)帶來如像現(xiàn)在航發(fā)的制造難題,因此:
1.燃?xì)庑袜馆喨珶釀?dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比一般控制在10至15之間,以避免過高的轉(zhuǎn)速和過高的制造難度。一般情況下最高轉(zhuǎn)速為11000RPM。
2.燃?xì)庑袜馆喨珶釀?dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獬鯗刈罡邽?00℃左右,以適應(yīng)耐熱不銹鋼(310S)或鎳基合金(如GH128合金等)的最高耐熱溫度,進(jìn)而確保低成本、低制造難度的特點(diǎn)。
燃?xì)庑袜馆喨珶釀?dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格尺寸與WS15相當(dāng)時(shí),中間推力:大于30000daN,中間耗油率:低于0.15kg/daN/h,推重比:大于15,喙輪進(jìn)口溫度:800℃,尾氣溫度:低于100℃,最大直徑:1.00m,長度:5.00m,質(zhì)量:小于2000kg。