【簡(jiǎn)介:】原理
旁通比
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) turbofan engine
渦扇引擎的旁通比(Bypass ratio,也稱(chēng)涵道比)是不經(jīng)過(guò)燃燒室的空氣質(zhì)量,與通過(guò)燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。旁通比為零的渦扇
原理
旁通比
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) turbofan engine
渦扇引擎的旁通比(Bypass ratio,也稱(chēng)涵道比)是不經(jīng)過(guò)燃燒室的空氣質(zhì)量,與通過(guò)燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。旁通比為零的渦扇引擎即是渦輪噴氣引擎。早期的渦扇引擎和現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)使用的渦扇引擎旁通比都
較低。例如世界上第一款渦扇引擎,勞斯萊斯的Conway,其旁通比只有0.3?,F(xiàn)代多數(shù)民航機(jī)引擎的旁通比通常都在5以上。旁通比高的渦輪扇引擎耗油較少,但推力卻與渦輪噴氣引擎相當(dāng),且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還寧?kù)o得多?!?
由噴管排出燃?xì)夂惋L(fēng)扇排出空氣共同產(chǎn)生反作用推力的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)由風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的高壓渦輪、驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的低壓渦輪和排氣系統(tǒng)組成。其中壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪三部分統(tǒng)稱(chēng)為核心機(jī),由核心機(jī)排出的燃?xì)庵械目捎媚芰?,一部分傳給低壓渦輪用以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇,余下的部分在噴管中用于加速排出的燃?xì)狻oL(fēng)扇轉(zhuǎn)子實(shí)際上是 1級(jí)或幾級(jí)葉片較長(zhǎng)的壓氣機(jī),空氣流過(guò)風(fēng)扇后,一部分流入核心機(jī)稱(chēng)為內(nèi)涵氣流由噴管高速排出產(chǎn)生推力,另一部分圍繞核心機(jī)的外圍流過(guò),稱(chēng)為外涵氣流,也產(chǎn)生推力。這種有內(nèi)外二個(gè)涵道的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)又稱(chēng)為內(nèi)外涵發(fā)動(dòng)機(jī)。流經(jīng)外涵和內(nèi)涵的空氣流量之比稱(chēng)為涵道比或流量比。涵道比對(duì)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響較大,涵道比大,耗油率低,但發(fā)動(dòng)機(jī)的迎風(fēng)面積大;涵道比較小時(shí),迎風(fēng)面積小,但耗油率大。內(nèi)外涵兩股氣流分開(kāi)排入大氣的稱(chēng)為分排式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)外涵兩股氣流在內(nèi)涵渦輪后的混合器中相互滲混后通過(guò)同一噴管排入大氣的,稱(chēng)為混排式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)也可安裝加力燃燒室,成為加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。在分排式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)上的加力燃燒室可以分別安裝在內(nèi)涵渦輪后或外涵通道內(nèi),在混排式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)上則可裝在混合器后面。
涵道比
核心機(jī)相同時(shí),渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工質(zhì)(工作介質(zhì))流量介于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)之間。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)比渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工質(zhì)流量大、噴射速度低、推進(jìn)效率高、耗油率低、推力大。50年代發(fā)展的第一代渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),其涵道比、壓氣機(jī)增壓比和燃?xì)鉁囟榷驾^低,耗油率比渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)僅低25%左右,大約為 0.06~ 0.07公斤/?!r(shí)(0.6~0.7公斤/公斤力·時(shí))。60年代末、70年代初發(fā)展了高涵道比(5~8)、高增壓比(25~30)和高燃?xì)鉁囟?(1600~1750K)的第二代渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),耗油率降低到0.03~0.04公斤/牛·時(shí)(0.3~0.4公斤/公斤力·時(shí)),推力則高達(dá)200~250千牛(20000~25000公斤力)。高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲低,排氣污染小,多用作大型客機(jī)的動(dòng)力裝置,這種客機(jī)在11公里高度的巡航速度可達(dá)950公里/時(shí)。但這種高涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噴射速度低,迎風(fēng)面積大,不宜用于超音速飛機(jī)上。有些殲擊機(jī)使用了小涵道比、帶加力燃燒室的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),在亞音速飛行時(shí)不使用加力燃燒室,耗油率和排氣溫度都比渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)低,因而紅外輻射強(qiáng)度較弱,不易被紅外制導(dǎo)的導(dǎo)彈擊中。使用加力作2倍以上音速的飛行時(shí),產(chǎn)生的推力可超過(guò)加力渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),地面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的推重比已達(dá)8左右