欧美性猛交XXXX免费看蜜桃,成人网18免费韩国,亚洲国产成人精品区综合,欧美日韩一区二区三区高清不卡,亚洲综合一区二区精品久久

打開(kāi)APP
userphoto
未登錄

開(kāi)通VIP,暢享免費電子書(shū)等14項超值服

開(kāi)通VIP
有關(guān)渦扇發(fā)動(dòng)機的介紹
有關(guān)渦扇發(fā)動(dòng)機的介紹



引子:
  渦扇發(fā)動(dòng)機是噴氣發(fā)動(dòng)機的一個(gè)分枝,從血原關(guān)系上來(lái)說(shuō)渦扇發(fā)動(dòng)機應該算得上是渦噴發(fā)動(dòng)的小弟弟。從結構上看,渦扇發(fā)動(dòng)機只不過(guò)是在渦噴發(fā)動(dòng)機之前(之后)加裝了風(fēng)扇而 已。然而正是這區區的幾頁(yè)風(fēng)扇把渦噴發(fā)動(dòng)機與渦扇發(fā)動(dòng)機嚴格的區分開(kāi)來(lái)。渦扇發(fā)動(dòng)機這個(gè)“小弟弟”仗著(zhù)自已身上的幾頁(yè)風(fēng)扇也青出與藍。
  現代的軍用戰斗機要求越來(lái)越高的機動(dòng)性能,較高的推重比能賦予戰斗機很高的垂直機動(dòng)能力和優(yōu)異的水平加速性能。而且在戰時(shí),如果本方機場(chǎng)遭到了對方破壞,戰斗機還可以利用大推力來(lái)減少飛機的起飛著(zhù)陸距離。比如裝備了F-100-PW-100的F-15A當已方機機的跑道遭到部分破壞時(shí),F-15可以開(kāi)全加力以不到300米的起飛滑跑距離起飛。在降落時(shí)可以用60度的迎角作低速平飛,在不用減速傘和反推力的情況下,只要500米的跑道就可以安全降落。
  更高的推重比是每一個(gè)戰斗機飛行員所夢(mèng)寐以求的。但戰斗機的推重比在很大和度上是受發(fā)動(dòng)機所限--如果飛機發(fā)動(dòng)機的推重比小于6一級的話(huà),其飛機的空戰推重比就很難達到1,如果強行提高飛機的推重比的話(huà)所設計的飛機將在航程、武器掛載、機體強度上付出相當大的代價(jià)。比如前蘇聯(lián)設計的蘇-11戰斗機使用了推重比為4.085的АЛ-7Ф-1-100渦噴發(fā)動(dòng)機。為了使飛機的推重比達到1,蘇-11的動(dòng)力裝置重量占了飛機起飛重量的26.1%。相應的代價(jià)是飛機的作戰半徑只有300公里左右。

  而在民用客機、運輸機和軍用的轟炸機、運輸機方面。隨著(zhù)新材料的運用飛機的機身結構作的越來(lái)越大,起飛重量也就越來(lái)越大,對發(fā)動(dòng)機的推力要求也越來(lái)越高。在高函道比大推力的渦扇發(fā)動(dòng)機出現之前,人們只能采用讓大型飛機掛更多的發(fā)動(dòng)機的方法來(lái)解決發(fā)動(dòng)機的推力不足問(wèn)題。比如B-52G轟炸機的翼下就掛了八臺J-57-P-43W渦噴發(fā)動(dòng)機。該發(fā)動(dòng)機的單臺最大起飛推力僅為6237公斤(噴水)。如果B-52晚幾年出生的話(huà)它完全可以不掛那么多的發(fā)動(dòng)機。在現在如果不考慮動(dòng)力系統的可*性,像B-52之類(lèi)的飛機只裝一臺發(fā)動(dòng)機也未嘗不可。
  而渦扇發(fā)動(dòng)機的誕生就是為了順應人們對航空發(fā)動(dòng)機越來(lái)越高的推力要求而誕生的。因為提高噴氣發(fā)動(dòng)機的推力最簡(jiǎn)單的辦法就是提高發(fā)動(dòng)機的空氣流量。

  一,歷史
  在五十年代未、六十年代初,作為航空動(dòng)力的渦噴發(fā)動(dòng)機以經(jīng)相當的成熟。當時(shí)的渦噴發(fā)動(dòng)機的壓氣機總增壓比以經(jīng)可以達到14左右,而渦輪前的最高溫度也以經(jīng)達到了1000度的水平。在這樣的條件下,渦噴發(fā)動(dòng)機進(jìn)行部分的能量輸出以經(jīng)有了可能。而當時(shí)對發(fā)動(dòng)機的推力要求又是那樣的迫切,人們很自然的想到了通過(guò)給渦噴發(fā)動(dòng)機加裝風(fēng)扇以提高迎風(fēng)面積增大空氣流量進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機的推力。

  當時(shí)人們通過(guò)計算發(fā)現,以當時(shí)的渦噴發(fā)動(dòng)的技術(shù)水平,在渦噴發(fā)動(dòng)機加裝了風(fēng)扇變成了渦扇發(fā)動(dòng)機之后,其技術(shù)性能將有很大的提高。當渦扇發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇空飛流量與核心發(fā)動(dòng)機的空氣流量大至相當時(shí)(函道比1:1),發(fā)動(dòng)機的地面起飛推力增大了面分之四十左右,而高空巡航時(shí)的耗油量卻下降了百分之十五,發(fā)動(dòng)機的效率得到了極大的提高。
  這樣的一種有著(zhù)渦噴發(fā)動(dòng)機無(wú)法比及的優(yōu)點(diǎn)的新型航空動(dòng)力理所當然的得到了西方各強國的極大重視。各國都投入了極大的人力、物力和熱情來(lái)研究試制渦扇發(fā)動(dòng)機,在渦扇發(fā)動(dòng)機最初研制的道路上英國人走在了美國人之前。英國的羅爾斯·羅伊斯公司從一九四八年就開(kāi)始就投入了相當的精力來(lái)研制他們的“康維”渦扇發(fā)動(dòng)機。在一九五三年的時(shí)候“康維”進(jìn)行了第一次的地面試車(chē)。又經(jīng)過(guò)了六年的精雕細刻,一九五九年九月“康維MK-508”才最終定型。這個(gè)經(jīng)過(guò)十一年孕婦的難產(chǎn)兒有著(zhù)當時(shí)渦噴發(fā)動(dòng)機難以望其項背的綜合性能。“康維”采用了雙轉子前風(fēng)扇的總體結構,函道比為0.3推重比為3.83地面臺架最大推力為7945公斤,高空巡航推力為2905公斤,最大推力時(shí)的耗油量為0.735千克/小時(shí)/千克,壓氣機總增壓比為14,風(fēng)扇總增壓比為1.90,而且英國人還在“康維”上首次采用了氣冷的渦輪葉片。當康維最終定型了之后,英國人迫不及待的把他裝在了VC-10上!

  美國人在渦扇發(fā)動(dòng)機的研發(fā)上比英國人慢了一拍,但是其技術(shù)起點(diǎn)非常的高。美國人并沒(méi)有走英國人從頭研制的老路,美國的普·惠公司利用自已在渦噴發(fā)動(dòng)機上的豐富的技術(shù)儲備,采用了以經(jīng)非常成熟的J-57作為新渦扇發(fā)動(dòng)的內函核心發(fā)動(dòng)機。J-57是美國人從1947年就開(kāi)始設計的一種渦噴發(fā)動(dòng)機,1949年完成設計,1953年正式投產(chǎn)。J57在投產(chǎn)階段共生產(chǎn)了21226臺是世界上產(chǎn)量最大的三種渦噴發(fā)動(dòng)機之一,先后裝備了F-100、F-101、F-102、B-52等機種。J-57在技術(shù)上也有所突破,他是世界上第一臺采用雙轉子結構的噴氣發(fā)動(dòng)機,由單轉子到雙轉子是噴氣發(fā)動(dòng)機技術(shù)上的一大進(jìn)步。不光是核心發(fā)動(dòng)機,就連風(fēng)扇普惠公司也都是采用的以經(jīng)相當成熟的部件,以被撤消了型號的J91核動(dòng)力噴氣發(fā)動(dòng)機的長(cháng)葉片被普惠公司拿來(lái)當作新渦扇的風(fēng)扇。一九六零年七月,普惠公司的JT3D渦扇發(fā)動(dòng)機誕生了。JT3D的最終定型時(shí)間比羅羅的康維只晚了幾個(gè)月,可是在性能上卻是大大的提高。JT3D也是采用了雙軸前風(fēng)扇的設計,地面臺架最大推力8165公斤,高空巡航推力2038公斤,最大推力耗油0.535千克/小時(shí)/千克,推重比4.22,函道比1.37,壓氣機總增壓比13.55,風(fēng)扇總增壓比1.74(以上數據為JT3D-3B型發(fā)動(dòng)機的數據)。JT3D的用處很廣,波音707、DC-8用的都是JT3D。不光在民用,在軍用方面JT3D也大顯身手,B-52H、C-141A、E-3A用的都是JT-3D的軍用型TF-33。
  現今世界的三大航空動(dòng)力巨子中的羅·羅、普·惠,都以先后推出了自已的第一代渦扇作品。而幾乎是在同一時(shí)刻,三巨頭中的令一個(gè)也推出了自已的第一代渦扇發(fā)動(dòng)機。在羅·羅推出“康維”之后第八個(gè)月、普·惠推出JT-3D的前一個(gè)月。通用動(dòng)力公司也定型了自已的第一代渦扇發(fā)動(dòng)機CJ805-23。CJ805-23的地面臺架最大推力為7169公斤,推重比為4.15,函道比為1.5,壓氣機增壓比為13,風(fēng)扇增壓比為1.6,最大推力耗油0.558千克/小時(shí)/千克。與普·惠一樣,通用動(dòng)力公司也是在現有的渦噴發(fā)動(dòng)機的基礎之上研發(fā)自已的渦扇發(fā)動(dòng)機,被用作新渦扇的內函核心發(fā)動(dòng)機的是J79。J-79與1952年開(kāi)始設計,與1956年投產(chǎn),共生產(chǎn)了16500多臺,他與J-57一樣也是有史以來(lái)產(chǎn)量最高的三種渦噴發(fā)動(dòng)機之一。與J57的雙轉子結構不不同,J79是單轉子結構。在J-79上首次采用了壓氣機可調整流葉片和加力全程可調噴管,J-79也是首次可用于兩倍音速飛行的航空發(fā)動(dòng)機。

  通用動(dòng)力公司的CJ805-23渦扇發(fā)動(dòng)機是渦扇發(fā)動(dòng)機的中一個(gè)決對另類(lèi)的產(chǎn)品,讓CJ805-23如此與眾不同的地方就在于他的風(fēng)扇位置。他是唯一采用后風(fēng)扇設計的渦扇發(fā)動(dòng)機。
  在五六十年代,人們在設計第一代渦扇發(fā)動(dòng)機的時(shí)候遇到了很大的困難。首先是由于大直徑的風(fēng)扇與相對小直徑的低壓壓氣機聯(lián)動(dòng)以后風(fēng)扇葉片的翼尖部分的線(xiàn)速度超過(guò)了音速,這個(gè)問(wèn)題在當時(shí)很難解決,因為沒(méi)有可利用的公式來(lái)進(jìn)行運算人們只能用一次又一次的試驗來(lái)發(fā)現、解決問(wèn)題。第二是由于在壓氣機之前多了風(fēng)扇使得壓氣機的工作被風(fēng)扇所干攏。第三是細長(cháng)的風(fēng)扇葉片高速轉動(dòng)所引起的振動(dòng)。

  而通用動(dòng)力公司的后風(fēng)扇設計一下子完全避開(kāi)了這三個(gè)最主要的困難。CJ805-23的后風(fēng)扇實(shí)際上是一個(gè)雙節的葉片,葉片的下半部分是渦輪葉片,上半部分是風(fēng)扇葉片。這樣的一個(gè)葉片就像渦軸發(fā)動(dòng)的自由渦輪一樣被放在內函核心發(fā)動(dòng)機的尾部。葉片與核心發(fā)動(dòng)機的轉子沒(méi)有絲毫的機械聯(lián)系,這樣人們就可以隨心所欲的來(lái)設計風(fēng)扇的轉速,而且葉片的后置也不會(huì )對壓氣機產(chǎn)生不良影響。但在回避困難的同時(shí)也引發(fā)了新的問(wèn)題。
  首先是葉片的受熱不勻,CJ805-23的后風(fēng)扇葉片的渦輪部分在工作時(shí)的最高溫度達到了560度,而風(fēng)扇部分的最低溫度只有38度。其次,由于后風(fēng)扇不像前風(fēng)扇那樣工作在發(fā)動(dòng)機的冷端,而是工作在發(fā)動(dòng)機的熱端,這樣一來(lái)風(fēng)扇的可*性也隨之下降,而飛機對其動(dòng)力的要求最重要的一條就是萬(wàn)無(wú)一失。而且風(fēng)扇后置的設計使得發(fā)動(dòng)機的由于形狀上的原因其飛行阻力也要大于風(fēng)扇前置的發(fā)動(dòng)機。

  當“康維”、JT-3D、CJ805-23這些渦扇發(fā)動(dòng)機紛紛定型下線(xiàn)的時(shí)候,人們也在不斷的反思在渦扇發(fā)動(dòng)機研制過(guò)程。人們發(fā)現,如果一臺渦扇發(fā)動(dòng)機如果真的像“康維”那樣從一張白紙上開(kāi)始試制則最少要用十年左右的時(shí)間新發(fā)動(dòng)機才能定型投產(chǎn)。而如果像JT-3D或CJ805-23那樣利用以有的一臺渦噴發(fā)動(dòng)機作為內函發(fā)動(dòng)機來(lái)研制渦扇發(fā)動(dòng)機的話(huà),因為發(fā)動(dòng)機在技術(shù)上最難解決的部分都以得到了解決,所以無(wú)論從時(shí)間上還是金錢(qián)、人力、物力上都要節省很多。在這樣的背景之下,為了縮短新渦扇的研制時(shí)間、減少開(kāi)發(fā)費用。美國政府在還末對未來(lái)的航空動(dòng)力有十分明確的要求的情況下,從一九五九年起開(kāi)始執行“先進(jìn)渦輪燃氣發(fā)生器計劃”,這個(gè)計劃的目地就是要利用最最新的科研成果來(lái)試制一種燃氣核心機,并進(jìn)行地面試車(chē),以暴露解決各部分的問(wèn)題。在這個(gè)燃氣核心機的其礎之上進(jìn)行放大或縮小,再加裝其它的部件,如壓氣機、風(fēng)扇等等就可以組裝成不同類(lèi)型的航空渦輪發(fā)動(dòng)機。如渦扇、渦噴、渦軸、渦槳等等。“先進(jìn)渦輪燃氣發(fā)生器計劃”實(shí)際上是一個(gè)有相當前瞻意味的預研工程。
  用今天的眼光來(lái)看,這個(gè)工程的指導方向無(wú)疑是正確的。美國的政府實(shí)際上是在激勵本國的兩大動(dòng)力公司向航空動(dòng)力系統中最難的部分開(kāi)刀。因為在燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機中最最嚴重的技術(shù)難點(diǎn)就產(chǎn)生在這個(gè)以燃氣發(fā)生器和燃氣渦輪為主體的燃氣核心機上。在每一臺以高溫燃氣來(lái)驅動(dòng)燃氣渦輪為動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機上,由燃氣發(fā)生器和燃氣渦輪所組成的燃氣核心機的工作地點(diǎn)將是這臺發(fā)動(dòng)的最高溫度、最大壓力的所在地。所以其承受的應力也就最大,工作條件也最為苛刻。但燃氣核心機的困難不只是壓力和溫度,高轉數所帶來(lái)的巨大的離心力、飛機在加速時(shí)的巨大沖擊,如果是戰斗機還要考慮到當飛機進(jìn)行機動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的過(guò)載和因過(guò)載以引起的零部件變形。在為數眾多的困難中單拿出無(wú)論哪一個(gè)都將是一個(gè)工程上的巨大難題。但如果這些問(wèn)題不被解決掉那么更先進(jìn)的噴氣發(fā)動(dòng)機也就無(wú)從談起。

  在這個(gè)計劃之下,普惠公司與通用動(dòng)力公司都很快的推出了各自研發(fā)的燃氣核心機。普惠公司的核心機被稱(chēng)作STF-200而通用動(dòng)力公司的燃氣核心機為GE-1。時(shí)至今日美國人在四十年前發(fā)起的這場(chǎng)預研還在發(fā)揮著(zhù)他的作用,現如今普惠公司和通用動(dòng)力公司出品的各式航空發(fā)動(dòng)機如果真的都求其根源都話(huà),它們卻都是來(lái)自于STF-200與GE-1這兩個(gè)老祖宗。
  二、單轉子和多轉子

  在研制一臺新的渦扇發(fā)動(dòng)機的時(shí)候,最先解決的問(wèn)題是他的總體結構問(wèn)題??傮w結構的問(wèn)題說(shuō)明白一些就是發(fā)動(dòng)機的轉子數目多少。目前渦扇發(fā)動(dòng)機所采用的總體結構無(wú)非是三種,一是單轉子、二是雙子、三是三轉子。其中單轉子的結構最為簡(jiǎn)單,整個(gè)發(fā)動(dòng)機只有一根軸,風(fēng)扇、壓氣機、渦輪全都在這一根軸上。結構簡(jiǎn)單的好處也不言自明--省錢(qián)!一方面的節省就總要在另一方而復出相應的代價(jià)。
  首先從理論上來(lái)說(shuō)單轉子結構的渦扇發(fā)動(dòng)機的壓氣機可以作成任意多的級數以期達到一定的增壓比??墒且驗閱无D子的結構限制使其風(fēng)扇、低壓壓氣機、高壓壓氣機、低壓渦輪、高壓渦輪必須都安裝在同一根主軸之上,這樣在工作時(shí)他們就必須要保持相同的轉速。問(wèn)題也就相對而出,當單轉子的發(fā)動(dòng)機在工作時(shí)其轉數突然下降時(shí)(比如猛收小油門(mén)),壓氣機的高壓部分就會(huì )因為得不到足夠的轉數而效率嚴重下降,在高壓部分的效率下降的同時(shí),壓氣機低壓部分的載荷就會(huì )急劇上升,當低壓壓氣機部分超載運行時(shí)就會(huì )引起發(fā)動(dòng)機的振喘,而在正常的飛行當中,發(fā)動(dòng)機的振喘是決對不被允許的,因為在正常的飛行中發(fā)動(dòng)機一但發(fā)生振喘飛機十有八九就會(huì )掉下來(lái)。為了解決低壓部分在工作中的過(guò)載只好在壓氣機前加裝導流葉片和在壓氣機的中間級上進(jìn)行放氣,即空放掉一部分以經(jīng)被增壓的空氣來(lái)減少壓氣機低壓部分的載荷。但這樣以來(lái)發(fā)動(dòng)機的效率就會(huì )大打折扣,而且這種放掉增壓氣的作法在高增壓比的壓氣機上的作用也不是十分的明顯。更要命的問(wèn)題發(fā)生在風(fēng)扇上,由于風(fēng)扇必須和壓氣機同步,受壓氣機的高轉數所限單轉子渦扇發(fā)動(dòng)機只能選用比較小的函道比。比如在幻影-2000上用的M-53單轉子渦扇發(fā)動(dòng)機,其函道只有0.3。相應的發(fā)動(dòng)機的推重比也比較小,只有5.8。

  為了提高壓氣機的工作效率和減少發(fā)動(dòng)機在工作中的振喘,人們想到了用雙轉子來(lái)解決問(wèn)題,即讓發(fā)動(dòng)機的低壓壓氣機和高壓壓氣機工作在不同的轉速之下。這樣低壓壓氣機與低壓渦輪聯(lián)動(dòng)形成了低壓轉子,高壓壓氣機與高壓渦輪聯(lián)動(dòng)形成了高壓轉子。低壓轉子的轉速可以相對低一些。因為壓縮作用在壓氣機內的空氣溫度升高,而音速是隨著(zhù)空氣溫度的升高而升高的,所以而高壓轉子的轉速可以設計的相對高一些。即然轉速提高了,高壓轉子的直徑就可以作的小一些,這樣在雙轉子的噴氣發(fā)動(dòng)機上就形成了一個(gè)“蜂腰”,而發(fā)動(dòng)機的一些附屬設備比如燃油調節器、起動(dòng)裝置等等就可以很便的裝在這個(gè)“蜂腰”的位置上,以減少發(fā)動(dòng)機的迎風(fēng)面積降低飛行阻力。雙轉子發(fā)動(dòng)機的好處不光這些,由于一般來(lái)說(shuō)雙轉子發(fā)動(dòng)機的的高壓轉子的重量比較輕,起動(dòng)慣性小,所以人們在設計雙轉子發(fā)動(dòng)機的時(shí)候都只把高壓轉子設計成用啟動(dòng)機來(lái)驅動(dòng),這樣和單轉子發(fā)動(dòng)機相比雙轉子的啟動(dòng)也比較容易,啟動(dòng)的能量也要求較小,啟動(dòng)設備的重量也就相對降低。
  然而雙轉子結構的渦扇發(fā)動(dòng)機也并不是完美的。在雙轉子結構的渦扇發(fā)動(dòng)機上,由于風(fēng)扇要和低壓壓氣機聯(lián)動(dòng),風(fēng)扇和低壓壓氣機就必須要互相將就一下對方。風(fēng)扇為將就壓氣機而必需提高轉數,這樣直徑相對比較大的風(fēng)扇所承受的離心力和葉尖速度也就要大,巨大的離心力就要求風(fēng)扇的重量不能太大,在風(fēng)扇的重量不能太大的情況下風(fēng)扇的葉片長(cháng)度也就不能太長(cháng),風(fēng)扇的直徑小下來(lái)了,函道比自然也上不去,而實(shí)踐證明函道比越高的發(fā)動(dòng)機推力也就越大,而且也相對省油。而低壓壓氣機為了將就風(fēng)扇也不得不降低轉數,降低了壓氣機的轉數壓氣機的工作效率自然也就上不去,單級增壓比降低的后果是不得不增加壓氣機風(fēng)扇的級數來(lái)保持一定的總增壓比。這樣壓氣機的重量就很難得以下降。

  為了解壓氣機和風(fēng)扇轉數上的矛盾。人們很自然的想到了三轉子結構,所謂三轉子就是在二轉子發(fā)動(dòng)機上又了多了一級風(fēng)扇轉子。這樣風(fēng)扇、高壓壓氣機和低壓壓氣機都自成一個(gè)轉子,各自都有各自的轉速。三個(gè)轉子之間沒(méi)有相對固定的機械聯(lián)接。如此一來(lái),風(fēng)扇和低壓轉子就不用相互的將就行事,而是可以各自在最為合試的轉速上運轉。設計師們就可以相對自由的來(lái)設計發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇轉速、風(fēng)扇直徑以及函道比。而低壓壓氣機的轉速也可以不受風(fēng)扇的肘制,低壓壓氣機的轉速提高之后壓氣的的效率提高、級數減少、重量減輕,發(fā)動(dòng)機的長(cháng)度又可以進(jìn)一步縮小。
  但和雙轉子發(fā)動(dòng)機相比,三轉子結構的發(fā)動(dòng)機的結構進(jìn)一步變的復雜。三轉子發(fā)動(dòng)機有三個(gè)相互套在一起的共軸轉子,因而所需要的軸承支點(diǎn)幾乎比雙轉子結構的發(fā)動(dòng)機多了一倍,而且支撐結構也更加的復雜,軸承的潤滑和壓氣機之間的密閉也更困難。三轉子發(fā)動(dòng)機比雙轉子發(fā)動(dòng)機多了很多工程上的難題,可是英國的羅·羅公司還是對他情有獨鐘,因為在表面的困難背后還有著(zhù)巨大的好處,羅羅公司的RB-211上用的就是三轉子結構。轉子數量上的增加換來(lái)了風(fēng)扇、壓氣機、渦輪的簡(jiǎn)化。

  三轉子RB-211與同一技術(shù)時(shí)期推力同級的雙轉子的JT-9D相比:JT-9D的風(fēng)扇頁(yè)片有46片,而RB-211只有33片;壓氣機、渦輪的總級數JT-9D有22級,而RB-211只有19級;壓氣機葉片JT-9D有1486片,RB-211只有826片;渦輪轉子葉片RB211也要比JT9D少,前者是522片,而后者多達708片;但從支撐軸承上看,RB-211有八個(gè)軸承支撐點(diǎn),而JT9D只有四個(gè).
=====----------------------------------------------------------------
三、風(fēng)扇
  渦扇發(fā)動(dòng)機的外函推力完全來(lái)自于風(fēng)扇所產(chǎn)生的推力,風(fēng)扇的的好壞直接的影響到發(fā)動(dòng)機的性能,這一點(diǎn)在高函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機上由是。渦扇發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇發(fā)展也經(jīng)歷了幾個(gè)過(guò)程。在渦扇發(fā)動(dòng)機之初,由于受內函核心機功率和風(fēng)扇材料的機械強度的限制,渦扇發(fā)動(dòng)機的函道比不可能作的很大,比如在渦扇發(fā)動(dòng)機的三鼻祖中,其函道比最大的CJ805-23也不過(guò)只有1.5而以,而且CJ805-23所采用的風(fēng)扇還是后獨一無(wú)二的后風(fēng)扇。

  在前風(fēng)扇設計的二款發(fā)動(dòng)機中JT3D的函道比大一些達到了1.37。達到如此的函道比,其空氣總流量比也比其原型J-57的空氣流量大了271%??諝饬髁康募哟蟀l(fā)動(dòng)機的迎風(fēng)面積也隨之變大。風(fēng)扇的葉片也要作的很長(cháng)。JT3D的一級風(fēng)扇的葉片長(cháng)度為418.2毫米。而J57上的最長(cháng)的壓氣機葉片也就大約有二百毫米左右。當風(fēng)扇葉片變的細長(cháng)之后,其彎曲、扭轉應力加大,在工作中振動(dòng)的問(wèn)題也突現了出來(lái)。為了解決細長(cháng)的風(fēng)扇葉片所帶來(lái)的麻煩,普惠公司采用了阻尼凸臺的方法來(lái)減少風(fēng)扇葉片所帶來(lái)的振動(dòng)。凸臺位于距風(fēng)扇葉片根處大約百分之六十五的地方。JT3D發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇部分裝配完成之后,其風(fēng)扇葉上的凸臺就會(huì )在葉片上連成一個(gè)環(huán)形的箍。當風(fēng)扇葉片運轉時(shí),凸臺與凸臺之間就會(huì )產(chǎn)生摩擦阻尼以減少葉片的振動(dòng)。加裝阻尼凸臺之后其減振效果是明顯的,但其阻尼凸臺的缺點(diǎn)也是明顯的。首先他增加了葉片的重量,其次他降底了風(fēng)扇葉片的效率。而且如果設計不當的話(huà)當空氣高速的流過(guò)這個(gè)凸臺時(shí)會(huì )發(fā)生畸變,氣流的畸變會(huì )引發(fā)葉片產(chǎn)生更大的振動(dòng)。而且如果采用這種方法由于葉片的質(zhì)量變大,在發(fā)動(dòng)機運轉時(shí)風(fēng)扇本身會(huì )產(chǎn)生更大的離心力。這樣的風(fēng)扇葉片很難作的更長(cháng),沒(méi)有更長(cháng)的葉片也就不會(huì )有更高的函道比。而且細長(cháng)的風(fēng)扇葉片的機械強度也很低,在飛機起飛著(zhù)陸過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機一但吸入了外來(lái)物,比如飛鳥(niǎo)之類(lèi),風(fēng)扇的葉片會(huì )更容易被損壞,在高速轉動(dòng)中折斷的風(fēng)扇葉片會(huì )像子彈一樣打穿外函機匣釀成大禍。解決風(fēng)扇難題一個(gè)比較完美的辦法是加大風(fēng)扇葉片的寬度和厚度。這樣葉片就可以獲得更大的強度以減少振動(dòng)和外來(lái)物打擊的損害,而且如果振動(dòng)被減少到一定程度的話(huà)阻尼凸臺也可以取消。但更厚重的扇葉其運轉時(shí)的離心力也將是巨大的。這樣就必需要加強扇葉和根部和安裝扇葉的輪盤(pán)。但航空發(fā)動(dòng)機負不起這樣的重量代價(jià)。風(fēng)扇葉片的難題大大的限制了渦扇發(fā)動(dòng)機的發(fā)展。
  更高的轉數、高大的機械強度、更長(cháng)的葉片、更輕的重量這樣的一個(gè)多難的問(wèn)題最終在八十年代初得到了解決。

  1984年10月,RB211-535E4掛在波音七五七的翼下投入了使用。它是一臺有著(zhù)跨時(shí)代意義的渦扇發(fā)動(dòng)機。讓它身負如此之名的就是他的風(fēng)扇。羅·羅公司用了創(chuàng )造性的方法解決了困擾大函道比渦扇發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇的多難問(wèn)題。新型發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇葉片叫作“寬弦無(wú)凸肩空心夾層結構葉片”。故名思意,新型風(fēng)扇的葉片采用了寬弦的形狀來(lái)加大機械強度和空心結構以減少重量。新型的空心葉片分成三個(gè)部分:葉盆、葉背、和葉芯。它的葉盆和葉背分別是由兩塊鈦合金薄板制成,在兩塊薄板之間是同樣用鈦合金作成的蜂窩狀結構的“芯”。通過(guò)活性擴散焊接的方法將葉盆、葉背、葉芯連成一體。新葉片以極輕的重量獲得了極大的強度。這樣的一塊鈦合金三明治一下子解決了困擾航空動(dòng)力工業(yè)幾十年的大難題。
  新型風(fēng)扇不光是重量輕、強度大,而且因為他取消了傳統細長(cháng)葉片上的阻尼凸臺他的工作效率也要更高一些。風(fēng)扇扇葉的數量也減少了將近三分之一,RB211-535E4發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇扇葉只有二十四片。

  1991年7月15日新型寬弦葉片經(jīng)受了一次重大的考驗。印度航空公司的一架A320在起飛階段其裝備了寬弦葉片的V-2500渦扇發(fā)動(dòng)機吸入了一只5.44千克重的印度禿鷲!巨鳥(niǎo)以差不多三百公里的時(shí)速迎頭撞到了發(fā)動(dòng)機的最前端部件--風(fēng)扇上!可是發(fā)動(dòng)機在遭到如此重創(chuàng )之后仍在正常工作,飛機安全的降落了。在降落之后,人們發(fā)現V-2500的22片寬弦風(fēng)扇中只有6片被巨大的沖擊力打變了形,沒(méi)有一片葉片發(fā)生折斷。發(fā)動(dòng)機只在外場(chǎng)進(jìn)行了更換葉片之后就又重新投入了使用。這次意外的撞擊證明了“寬弦無(wú)凸肩空心夾層結構葉片”的巨大成功。
  解決寬弦風(fēng)扇的問(wèn)題并不是只有空心結構這一招。實(shí)際上,當風(fēng)扇的直徑進(jìn)一步加大時(shí),空心結構的風(fēng)扇扇葉也會(huì )超重。比如在波音777上使用的GE-90渦扇發(fā)動(dòng)機,其風(fēng)扇的直徑高達3.142米。即使是空心蜂窩結構的鈦合金葉片也會(huì )力不從心。于是通用動(dòng)力公司便使用先進(jìn)的增強環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復合材料來(lái)制造巨型的風(fēng)扇扇葉。碳纖維復合材料所制成的風(fēng)扇扇葉結構重量極輕,而強度卻是極大??墒窃诋攺秃喜牧现瞥傻娘L(fēng)扇在運轉時(shí)遭到特大鳥(niǎo)的撞擊會(huì )發(fā)生脫層現像。為了進(jìn)一步的增大GE-90的安全系數,通用動(dòng)力公司又在風(fēng)扇的前緣上包覆了一層鈦合金的蒙皮,在其后緣上又用“凱夫拉”進(jìn)行縫合加固。如此以來(lái)GE-90的風(fēng)扇可謂萬(wàn)無(wú)一失。

  當高函道比渦扇發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇從傳統的細長(cháng)窄弦葉片向寬弦葉片過(guò)渡的時(shí)候,風(fēng)扇的級數也經(jīng)歷了一場(chǎng)從多級風(fēng)扇到單級風(fēng)扇的過(guò)渡。在渦扇發(fā)動(dòng)機誕生之初,由于風(fēng)扇的單級增壓比比較低只能采用多級串聯(lián)的方式來(lái)提高風(fēng)扇的總增壓比。比如JT3D的風(fēng)扇就為兩級,其平均單級增壓比為1.32,通過(guò)兩級串聯(lián)其風(fēng)扇總增壓比達到了1.74。多級風(fēng)扇與單級風(fēng)扇相比幾乎沒(méi)有優(yōu)點(diǎn),它重量大、效率低,其實(shí)它是在渦扇發(fā)動(dòng)機的技主還不十分成熟的時(shí)候一種無(wú)耐的選擇。隨著(zhù)風(fēng)扇單級增壓比的一步步提高,現如今在中、高函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機上單級風(fēng)扇以是一統天下。比如在GE-90上使用的單級風(fēng)扇其增壓比高達1.65,如此之高的單級增壓比以經(jīng)再沒(méi)有必要來(lái)串接第二級風(fēng)扇。
  但是在戰斗機上使用的低函道比渦扇發(fā)動(dòng)機還在使用著(zhù)多級風(fēng)級的結構。比如在F-15A上使用的F100-PW-100渦扇發(fā)動(dòng)機就是由三級構成,其總增壓比達到了2.95。低函道渦扇發(fā)動(dòng)機取如此高的風(fēng)扇增壓比其實(shí)是風(fēng)扇、低壓壓氣機合二為一結果。在戰斗機上使用的低函道比渦扇發(fā)動(dòng)機為了減少重量它的雙轉子其實(shí)是由風(fēng)扇轉子和壓氣機轉子組成的雙轉子結構。受戰斗機的機內容積所限,采用大空氣流量的高函道比渦扇發(fā)動(dòng)機是不現實(shí)的,但為了提高推力只能提發(fā)動(dòng)機的出口壓力,再者風(fēng)扇不光要提供全部的外函推力而且還要部分的承擔壓氣機的任務(wù),所以風(fēng)扇只能采用比較高的增壓比。

  其實(shí)低函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機彩用多級風(fēng)扇也是一種無(wú)耐之舉,如果風(fēng)扇的單級增壓比能達到3左右多級風(fēng)扇的結構就將不會(huì )再出現。如果想要風(fēng)扇的單級增壓比達到3一級只能是進(jìn)一步提高風(fēng)扇的的轉速并在風(fēng)扇的葉型上作文章,風(fēng)扇的葉片除了要使用寬弦葉片之外葉片還要帶有一定的后掠角度以克服風(fēng)扇在高速旋轉時(shí)所產(chǎn)生的激波,只有這樣3一級的單級風(fēng)扇增壓比才可能會(huì )實(shí)現。相現這一點(diǎn)人們將會(huì )在二十年之內作到.
 四、壓氣機
  壓氣機故名思意,就是用來(lái)壓縮空氣的一種機械。在噴氣發(fā)動(dòng)機上所使用的壓氣機按其結構和工作原理可以分為兩大類(lèi),一類(lèi)是離心式壓氣機,一類(lèi)是軸流式壓氣機。離必式壓氣機的外形就像是一個(gè)鈍角的扁圓錐體。在這個(gè)圓錐體上有數條螺旋形的葉片,當壓氣機的圓盤(pán)運轉時(shí),空氣就會(huì )被螺旋形的葉片“抓住”,在高速旋轉所帶來(lái)的巨大離心力之下,空氣就會(huì )被甩進(jìn)壓氣機圓盤(pán)與壓氣機機匣之間的空隙,從而實(shí)現空氣的增壓。與離心式壓氣機不同,軸流式壓氣機是由多級風(fēng)扇所構成的,其每一級都會(huì )產(chǎn)生一定的增壓比,各級風(fēng)扇的增壓比相乘就是壓氣機的總增壓比。

  在現代渦扇發(fā)動(dòng)機上的壓氣機大多是軸流式壓氣機,軸流式壓氣機有著(zhù)體積小、流量大、單位效率高的優(yōu)點(diǎn),但在一些場(chǎng)合之下離心式壓氣機也還有用武之地,離心式壓氣機雖然效率比較差,而且重量大,但離心式壓氣機的工作比較穩定、結構簡(jiǎn)單而且單級增壓比也比軸流式壓氣機要高數倍。比如在我國臺灣的IDF上用的雙轉子結構的TFE1042-70渦扇發(fā)動(dòng)機上,其高壓壓氣機就采用了四級軸流式與一級離心式的組合式壓氣機以減少壓氣機的級數。多說(shuō)一句,這樣的組合式壓氣機在渦扇發(fā)動(dòng)機上用的不多,但在直升機上所使用的渦軸發(fā)動(dòng)機現在一般都為幾級軸流式加一級離心式的組合結構。比如國產(chǎn)的渦軸6、 渦軸8發(fā)動(dòng)機就是1級軸流式加1級離心式構成的組合壓氣機。而美國的“黑鷹”直升機上的T700發(fā)動(dòng)機其壓氣機為5級軸流式加上1級離心式。
  壓氣機是渦扇發(fā)動(dòng)機上比較核心的一個(gè)部件。在渦扇發(fā)動(dòng)機上采用雙轉子結構很大程度上就是為了迎合壓氣機的需要。壓氣機的效率高低直接的影響了發(fā)動(dòng)機的工作效率。目前人們的目標是提高壓氣機的單級增壓比。比如在J-79上用的壓氣機風(fēng)扇有17級之多,平均單級增壓比為1.16,這樣17級葉片的總增壓比大約為12.5左右,而用在波音777上的GE-90的壓氣機的平均單級增壓比以提高到了1.36,這樣只要十級增壓葉片總增壓比就可以達到23左右。而F-22的動(dòng)力F-119發(fā)動(dòng)機的壓氣機更是了的,3級風(fēng)扇和6級高壓壓氣機的總增壓比就達到了25左右,平均單級增壓比為1.43。平均單級增壓比的提高對減少壓氣機的級數、減少發(fā)動(dòng)機的總量、縮短發(fā)動(dòng)機的總長(cháng)度是大有好處的。

  但隨著(zhù)壓氣機的增壓比越來(lái)越高,壓氣機振喘和壓氣機防熱的問(wèn)題也就突現了出來(lái)。
  在壓氣機中,空氣在得到增壓的同時(shí),其溫度也在上升。比如當飛機在地面起飛壓氣機的增壓比達到25左右時(shí),壓氣機的出口溫度就會(huì )超過(guò)500度。而在戰斗機所用的低函道比渦扇發(fā)動(dòng)機中,在中低空飛行中由于沖壓作用,其溫度還會(huì )提高。而當壓氣機的總增壓比達到30左右時(shí),壓氣機的出口溫度會(huì )達到600度左右。如此高的溫度會(huì )鈦合金以是難當重任,只能由耐高溫的鎳基合金取而代之,可是鎳基合金與鈦合金相比基重量太大。與是人們又開(kāi)發(fā)了新型的耐高溫鈦合金。在波音747的動(dòng)力之一羅·羅公司的遄達800與EF2000的動(dòng)力EJ200上就使用了全鈦合金壓氣機。其轉子重量要比使用鎳基合金減重30%左右。

  與壓氣機防熱的問(wèn)題相比壓氣機振喘的問(wèn)題要難辦一些。振喘是發(fā)動(dòng)機的一種不正常的工作狀態(tài),他是由壓氣機內的空氣流量、流速、壓力的空然變化而引發(fā)的。比如在當飛機進(jìn)行加速、減速時(shí),當飛發(fā)動(dòng)機吞水、吞冰時(shí),或當戰斗機在突然以大攻飛行拉起進(jìn)氣道受到屏蔽進(jìn)氣量驟減時(shí)。都極有可能引起發(fā)動(dòng)機的振喘。
  在渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機之初,人們就采用了在各級壓氣機前和風(fēng)扇前加裝整流葉片的方法來(lái)減少上一級壓氣機因絞動(dòng)空氣所帶給下一級壓氣機的不利影響,以克制振喘現像的發(fā)生。而且在J-79渦噴發(fā)動(dòng)機上人們還首次實(shí)現了整流葉片的可調整??烧{整的整流葉片可以讓發(fā)動(dòng)機在更加寬廣的飛行包線(xiàn)內正常工作??墒请S著(zhù)風(fēng)扇、壓氣機的增壓比一步一步的提高光是采用整流葉片的方法以是行不通了。對于風(fēng)扇人們使用了寬弦風(fēng)扇解決了在更廣的工作范圍內穩定工作的問(wèn)題,而且采用了寬弦風(fēng)扇之后即使去掉風(fēng)扇前的整流葉片風(fēng)扇也會(huì )穩定的工作。比如在F-15上的F100-PW-100其風(fēng)扇前就采用了整流葉片,而F-22的F-119就由于采用了三級寬弦風(fēng)扇所以風(fēng)扇前也就沒(méi)有了整流葉片,這樣發(fā)動(dòng)機的重量得以減輕,而且由于風(fēng)扇前少了一層屏蔽其效率也就自然而然的提高了。風(fēng)扇的問(wèn)題解決了可是壓氣的問(wèn)題還在,而且似乎比風(fēng)扇的問(wèn)題材更難辦。因為多級的壓氣機都是裝在一根軸上的,在工作時(shí)它的轉數也是相同的。如果各級壓氣機在工作的時(shí)候都有自已合理的工作轉數,振喘的問(wèn)題也就解決了??墒堑浆F在為止還沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)什么國家在集中國力來(lái)研究十幾、二十幾轉子的渦扇發(fā)動(dòng)機。

  在萬(wàn)般的無(wú)耐之后人們能回到老路上來(lái)--放氣!放氣是一種最簡(jiǎn)單但也最無(wú)可耐何的防振喘的方法。在很多現代化的發(fā)動(dòng)上人們都保留的放氣活門(mén)以備不時(shí)之須。比如在波音747的動(dòng)力JT9D上,普·惠公司就分別在十五級的高、低壓氣機中的第4、9、15級上保留了三個(gè)放氣活門(mén) ..
--------------------------------------------------------
五、燃燒室與渦輪
  渦扇發(fā)動(dòng)機的燃燒室也就是我們上面所提到過(guò)的“燃氣發(fā)生器”。經(jīng)過(guò)壓氣機壓縮后的高壓空氣與燃料混合之后將在燃燒室中燃燒以產(chǎn)生高溫高壓燃氣來(lái)推動(dòng)燃氣渦輪的運轉。在噴氣發(fā)動(dòng)機上最常用的燃燒室有兩種,一種叫作環(huán)管形燃燒室,一種叫作環(huán)形燃燒室。

  環(huán)管燃燒室是由數個(gè)火焰筒圍成一圈所組成,在火焰筒與火焰筒之間有傳焰管相連以保證各火焰筒的出口燃氣壓力大至相等??墒羌仁故侨绱烁鞲骰鹧嫱仓畠鹊娜細鈮毫σ策€是不能完全相等,但各火焰筒內的微小燃氣壓力還不足以為患。但在各各火焰筒的出口處由于相鄰的兩個(gè)火焰筒所噴出的燃氣會(huì )發(fā)生重疊,所以在各火焰筒的出口相鄰處的溫度要比別處的溫度高?;鹧嫱驳某隹跍囟葓?chǎng)的溫度差異會(huì )給渦輪前部的燃氣導向器帶來(lái)一定的損害,溫度高的部分會(huì )加速被燒蝕。比如在使用了8個(gè)火焰筒的環(huán)管燃燒室的JT3D上,在火焰筒尾焰重疊處其燃氣導流葉片的壽命只有正常葉片的三分之一。
  與環(huán)管式燃燒室相比,環(huán)形燃燒室就沒(méi)有這樣的缺點(diǎn)。故名思意,與管環(huán)燃燒室不同,環(huán)形燃燒室的形狀就像是一個(gè)同心圓,壓縮空氣與燃油在圓環(huán)中組織燃燒。由于環(huán)形燃燒室不像環(huán)管燃燒室那樣是由多個(gè)火焰筒所組成,環(huán)形燃燒室的燃燒室是一個(gè)整體,因此環(huán)形燃燒室的出口燃氣場(chǎng)的溫度要比環(huán)管形燃燒室的溫度均勻,而且環(huán)形燃燒室所需的燃油噴嘴也要比環(huán)管燃燒室的要少一些。均勻的溫度場(chǎng)對直接承受高溫燃氣的燃氣導流葉片的整體壽命是有好處的。

  與環(huán)管燃燒室相比,環(huán)形燃燒室的優(yōu)點(diǎn)還不止是這些。
  由于燃燒室中的溫度很高,所以無(wú)論環(huán)管燃燒室還是環(huán)形燃燒室都要進(jìn)行一定的冷卻,以保證燃燒室能更穩定的進(jìn)行工作。單純的吹風(fēng)冷卻早以不能適應極高的燃燒室溫度?,F在人們在燃燒室中最普便使用的冷卻方法是全氣膜冷卻,即在燃燒室內壁與燃燒室內部的高溫燃氣之間組織起一層由較冷空氣所形成的氣膜來(lái)保護燃燒室的內壁。由于要形成氣膜,所以就要從燃燒室壁上的孔隙中向燃燒室內噴入一定量的冷空氣,所以燃燒室壁被作的很復雜,上面的開(kāi)有成千上萬(wàn)用真空電子束打出的冷卻氣孔?,F在大家只要通過(guò)簡(jiǎn)單的計算就可以得知,在有著(zhù)相同的燃燒室容積的情況下,環(huán)形燃燒室的受熱面積要比環(huán)管燃燒室的受熱面積小的多。因此環(huán)形燃燒的冷卻要比環(huán)管形燃燒室的冷卻容易的多。在除了冷卻比較容易之處,環(huán)形燃燒室的體積、重量、燃油油路設計等等與環(huán)管燃燒室相比也著(zhù)優(yōu)勢。

  但與環(huán)管燃燒室相比,環(huán)形燃燒室也有著(zhù)一些不足,但這些不足不是性能上的而是制作工藝上。
  首先,是環(huán)形燃燒室的強度問(wèn)題。在環(huán)管燃燒室上使用的是單個(gè)體積較小的火焰筒,而環(huán)形燃燒室使用的是單個(gè)體積較大的圓環(huán)形燃燒室。隨著(zhù)承受高溫、高壓的燃燒室的直徑的增大,環(huán)形燃燒室的結構強度是一大難點(diǎn)。

  其次,由于燃燒室的工作整體環(huán)境很復雜,所以現在人們還不可能完全用計算的方法來(lái)發(fā)現、解決燃燒室所面臨的問(wèn)題。要暴露和解決問(wèn)題進(jìn)行大量的實(shí)驗是唯一的方法。在環(huán)管燃燒室上,由于單個(gè)火焰筒的體積和在正常工作時(shí)所需要的空氣流量較少,人們可以進(jìn)行單個(gè)的火焰筒實(shí)驗。而環(huán)形燃燒室是一個(gè)大直徑的整體,在工作時(shí)所需要的空氣流量也比較大,所以進(jìn)行實(shí)驗有一定的難度。在五六十年代人們進(jìn)行環(huán)行燃燒室的實(shí)驗時(shí),由于沒(méi)有足夠的條件只能進(jìn)行環(huán)形燃燒室部分扇面的實(shí)驗,這種實(shí)驗不可能得到燃燒室的整體數據。
  但由于科技的進(jìn)步,環(huán)形燃燒室的機械強度與調試問(wèn)題在現如今都以經(jīng)得到了比較圓滿(mǎn)的解決。由于環(huán)形燃燒室固有的優(yōu)點(diǎn),在八十年代之后研發(fā)的新型渦扇發(fā)動(dòng)機之上幾忽使用的都是環(huán)形燃燒室。

  為了更能說(shuō)明兩種不同的燃燒室的性能差異,現在我們就以同為普·惠公司所出品的使用環(huán)管形燃燒室的第一代渦扇發(fā)動(dòng)機JT3D與使用了環(huán)形燃燒室的第二代渦扇發(fā)動(dòng)機JT9D來(lái)作一個(gè)比較。兩種渦扇發(fā)動(dòng)同為雙轉子前風(fēng)扇無(wú)加力設計,不過(guò)推力差異比較大,JT3D是8噸級推力的中推發(fā)動(dòng)機,而JT9D-59A的推力高達24042公斤,但這樣的差異并不妨礙我們對它們的燃燒室作性能上的比較。首先是兩種燃燒室的幾何形狀,JT9D-3A的直徑和長(cháng)度分別為965毫米和627毫米,而JT3D-3B的直徑是1020.5毫米、長(cháng)度是1070毫米。很明顯,JT9D的環(huán)形燃燒室要比JT-3D的環(huán)管燃燒室的體積小。JT9D-3A只有20個(gè)燃油噴嘴,而JT3D-3B的燃油噴嘴多達48個(gè)。燃燒效率JT3D-3B為0.97而JT9D-3A比他要高兩個(gè)百分點(diǎn)。JT3D-3B八個(gè)火焰筒的總表面積為3.579平方米,而JT9D-3A的火焰筒表面積只有2.282平方米,火焰筒表面積的縮小使得火焰筒的冷卻結構可以作到簡(jiǎn)單、高效,因此JT9D的火焰筒壁溫度得以下降。JT3D-3B的火焰筒壁溫度為700-900度左右,而JT9D-3A的火焰筒壁溫度只有600到850度左右。JT9D的火焰筒壁溫度沒(méi)有JT3D-3B的高,可是JT9D-3A的燃燒室出口溫度卻高達1150度,而JT3D-3B的燃燒室出口溫度卻只有943度。以上所列出的幾條足以能說(shuō)明與環(huán)管燃燒室相比環(huán)形燃燒室有著(zhù)巨大的性能優(yōu)勢。
  在燃燒室中產(chǎn)生的高溫高壓燃氣道先要經(jīng)過(guò)一道燃氣導向葉片,高溫高壓燃氣在經(jīng)過(guò)燃氣導向葉片時(shí)會(huì )被整流,并被賦予一定的角度以更有效率的來(lái)沖擊渦輪葉片。其目地就是為了推動(dòng)渦輪,各級渦輪會(huì )帶動(dòng)風(fēng)扇和壓氣機作功。在渦扇發(fā)動(dòng)機中,渦輪葉片和燃氣導向葉片將要直接的承受高溫高壓燃氣的沖刷。普通的金屬材料跟本無(wú)法承受如此刻克的工作環(huán)境。因此燃氣導向葉片和渦輪葉片還有聯(lián)接渦輪葉片的渦輪盤(pán)都必需是極耐高溫的合金材料。沒(méi)有深厚的基礎科學(xué)研究,高性能的渦輪研制也就無(wú)從談起?,F今有實(shí)力來(lái)研制高性能渦輪的國家都無(wú)不把先進(jìn)的渦輪盤(pán)和渦輪葉片的材料配方和制作工藝當作是最高極密。也正是這個(gè)小小的渦輪減緩了一些國家成為航空大國的步伐。

  眾所周知,提高渦輪進(jìn)口溫度是提高渦扇發(fā)動(dòng)機推力的有效途徑,所以在軍用渦扇發(fā)動(dòng)機上,人們都在不遺余力的來(lái)提高渦輪的進(jìn)口渦度以使發(fā)動(dòng)機用更小的體積和重量來(lái)產(chǎn)生更大的推力。蘇27的動(dòng)力AL-37F渦扇發(fā)動(dòng)機的渦輪進(jìn)口溫度以高達1427度(應該是K而不是攝氏度?。?而F-22的運力F-119渦扇發(fā)動(dòng)機其渦輪前進(jìn)口溫度更是達到了1700度(應該是K而不是攝氏度?。┑乃?。在很多文章上提到如果要想達到更高的渦輪口進(jìn)氣溫度,在現今陶瓷渦輪還未達到真正實(shí)際應用水平的情況下,只能采用更高性能的耐高溫合金。其實(shí)這是不切確的。提高渦輪的進(jìn)口溫度并非只有采用更加耐高溫的材料這一種途徑。早在渦扇發(fā)動(dòng)機誕生之初,人們就想到了用涂層的辦法來(lái)提高渦輪葉片的耐燒上涂一層耐燒蝕的表面涂層來(lái)延長(cháng)渦輪葉片的使用壽命。在JT3D的渦輪葉片上普惠公司就用擴散滲透法在渦輪葉片上“鍍”上一層鋁、硅涂層。這種擴散滲透法與我們日常應用的手工鋼鋸條的滲碳工藝有點(diǎn)類(lèi)似。經(jīng)過(guò)了擴散滲透鋁、硅的JT3D一級渦輪葉片其理論工作壽命高達15900小時(shí)。
  當渦輪工作溫度進(jìn)一步升高之后,固體滲透也開(kāi)始不能滿(mǎn)足越來(lái)越高的耐燒蝕要求。首先是固體滲透法所產(chǎn)生的涂層不能保證其涂層的均勻,其次是用固體滲透法得出的涂層容易脫落,其三經(jīng)過(guò)固體滲透之后得出的成品由于涂層不勻會(huì )產(chǎn)生一定的不規則變形(一般來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò)滲透法加工的零件其外形尺寸都有細小的放大)。

  針對固體滲透法的這些不足,人們又開(kāi)發(fā)了氣體滲透法。所謂氣體滲透就是用金屬蒸氣來(lái)對葉片進(jìn)行“蒸煮”在“蒸煮”的過(guò)程中各種合金成分會(huì )滲透到葉片的表層當中去和葉片表層緊密結合并改變葉片表層的金屬結晶結構。和固體滲透法相比,氣體滲透法所得到的涂層質(zhì)量有了很大提高,其被滲透層可以作的極均勻。但氣體滲透法的工藝過(guò)程要相對復雜很多,實(shí)現起來(lái)也比較的不容易。但在對渦輪葉片的耐熱蝕要求越來(lái)越高的情況下,人們還是選擇了比較復雜的氣體滲透法,現如今的渦輪風(fēng)扇中的渦輪葉片大都經(jīng)過(guò)氣體滲透來(lái)加強其表面的耐燒蝕。
  除了涂層之外,人們還要用較冷的空氣來(lái)對渦輪葉片進(jìn)行一定的冷卻,空心氣冷葉片也就隨之誕生了。最早的渦扇發(fā)動(dòng)機--英國羅·羅公司的維康就使用了空心氣冷葉片。與燃燒室相比因為渦輪是轉動(dòng)部件,因此渦輪的氣冷也就要比燃燒室的空氣冷卻要復雜的多的多。除了在燃燒室中使用的氣薄冷卻之外在渦輪的燃氣導向葉片和渦輪葉片上大多還使用了對流冷卻和空氣沖擊冷卻。

  對流冷卻就是在空心葉片中不停有冷卻氣在葉片中流動(dòng)以帶走葉片上的熱量。沖擊冷卻其實(shí)是一種被加強了的對流冷卻,即是一股或多股高速冷卻氣強行噴射在要求被冷卻的表面。沖擊冷卻一般都是用在燃氣導向葉片和渦輪葉片的前緣上,由空心葉片的內部向葉片的前緣噴射冷卻氣體以強行降溫。沖擊冷卻后的氣體會(huì )從燃氣導向葉片和渦輪葉片前緣上的的孔、隙中流出在燃氣的帶動(dòng)下在葉片的表面形成冷卻氣薄。但開(kāi)在葉片前緣上使冷卻氣流出的孔、隙會(huì )讓葉片更加難以制造,而且開(kāi)在葉片前緣上的孔隙還會(huì )使應力極中,對葉片的壽命產(chǎn)生負面影響??墒怯捎跉獗±鋮s要比對流冷卻的效果好上很多,所以人們還是要不惜代價(jià)的在葉片上采用氣薄冷卻。
  從某種意義上來(lái)說(shuō),在燃氣導向葉片和渦輪葉片上使用更科學(xué)理合理的冷卻方法可能要比開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的耐高溫合金更重要一些。因為空心冷卻要比開(kāi)發(fā)新合金投資更少,見(jiàn)效更快?,F在渦輪進(jìn)口溫度的提升其一半左右的功勞要歸功于冷卻技術(shù)的提高?,F如今在各式渦扇發(fā)動(dòng)機的渦輪前進(jìn)口溫度中要有200度到350度的溫度被葉片冷卻技術(shù)所消化,所以說(shuō)渦輪工作溫度的提高葉片冷卻技術(shù)功不可沒(méi)。

  其實(shí)在很多軍事愛(ài)好者的眼中,渦輪的問(wèn)題似乎只是一個(gè)耐高溫材料的問(wèn)題。其實(shí)渦輪問(wèn)題由于其工作環(huán)境的特殊性它的難點(diǎn)不只是在高溫上。比如,由于渦輪葉片和渦輪機匣在高溫工作時(shí)由于熱漲冷縮會(huì )產(chǎn)生一定的變形,由這些變形所引起的渦輪葉片與機匣徑向間隙過(guò)大的問(wèn)題,徑向間隙的變大會(huì )引起燃氣泄露而級大的降底渦輪效率。還有薄薄的渦輪機匣在高溫工作時(shí)產(chǎn)生的扭曲變形;低壓渦輪所要求的大功率與低轉數的矛盾;提高單級渦輪載荷后渦輪葉片的根部強度等等。除了這些設計上的難題之外,更大的難題則在于渦輪部件的加工工藝。比如進(jìn)行渦輪盤(pán)粉末合金鑄造時(shí)的雜質(zhì)控制、渦輪盤(pán)進(jìn)行機器加工時(shí)的軸向進(jìn)給力的控制、對渦輪盤(pán)加工的高精度要求、渦輪葉片合金精密鑄造時(shí)的偏析、渦輪葉片在表面滲透加工中的變形等等,這里面的每一個(gè)問(wèn)題解決不好都不可能生產(chǎn)出高質(zhì)量、高熱效率的渦輪部件。
  六、噴管與加力

  尾噴管是渦扇發(fā)動(dòng)機的最末端,流經(jīng)風(fēng)扇、壓氣機、燃燒室、渦輪的空氣只有通過(guò)噴管排出了發(fā)動(dòng)機之外才能產(chǎn)生真正的推力以推動(dòng)飛機飛行。
  渦扇發(fā)動(dòng)機的排氣有二部分,一部分是外函排氣,一部分是內函排氣。所以相應的渦扇發(fā)動(dòng)機的排氣方式也就分成了二種,一種是內外函的分開(kāi)排氣,一種是內外函的混合排氣。兩種排氣方式各有優(yōu)劣,所以在現代渦扇發(fā)動(dòng)機上兩種排氣方式都有使用??偟膩?lái)說(shuō),在高函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機上大多采有內外函分開(kāi)排氣,在低函道比的戰斗機渦扇發(fā)動(dòng)機上都采用混合排氣的方式,而在中函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機上兩種排氣方式都有較多的使用。

  對于渦扇發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō),函道比越高的發(fā)動(dòng)機其用油也就更省推力也更大。其原因就是內函核心發(fā)動(dòng)機把比較多的能量傳遞給了外函風(fēng)扇。在混合排氣的渦扇發(fā)動(dòng)機中,內函較熱的排氣會(huì )給外函較冷的排氣加溫,進(jìn)一步的用氣動(dòng)--熱力過(guò)程把能量傳遞給外函排氣。所以從理論上來(lái)說(shuō),內外函的混合排氣會(huì )提高推進(jìn)效率使燃油消耗進(jìn)一步降低,而且在實(shí)際上由于混合排氣可以降底內函較高排氣速度,所以在當飛機起降時(shí)還可以降低發(fā)動(dòng)機的排氣噪音??墒窃趯?shí)際操作的過(guò)程中,高函道的渦扇發(fā)動(dòng)機幾乎沒(méi)有使用混合排氣的例子,一般都采用可以節省重量的短外函排氣。
  進(jìn)行內外函的混合排氣到目前為止只有兩種方法一種是使用排氣混合器,一種是使用長(cháng)外函道進(jìn)行內外函排氣的混合。在使用排氣混合器時(shí),發(fā)動(dòng)機會(huì )增加一部分排氣混合器的重量,而且由于排氣要經(jīng)過(guò)排氣混合器所以發(fā)動(dòng)機的排氣會(huì )產(chǎn)生一部分總壓損失,這兩點(diǎn)不足完全可以抵消掉混合排氣所帶來(lái)的好處。而長(cháng)外函排氣除了要付出重量的代價(jià)之外其排氣的混合也不是十分的均勻。所以除了在戰斗機上因結構要求而采用外則很少有采用。

  在戰斗機上除了有長(cháng)外函進(jìn)行內外函空氣混合之外一般都還裝有加力裝置來(lái)提高發(fā)動(dòng)機的最大可用推力。
  所謂加力就是在內函排氣和外函排氣中再?lài)娙胍欢〝盗康娜加瓦M(jìn)行燃燒,以燃油的損失來(lái)?yè)Q取短時(shí)間的大推力。到目前為此只有在軍用飛機和極少數要求超音速飛行的民用飛機上使用了加力。由于各種飛機的使命不同對加力燃料的要求也是不同的。比如對于純粹的截擊戰斗機如米格25來(lái)說(shuō),在進(jìn)行戰斗起飛時(shí),其起飛、爬升、奔向戰區、空戰等等都要求發(fā)動(dòng)機用最大的推力來(lái)驅動(dòng)飛機。其戰斗起飛時(shí)使用加力的時(shí)間差不多達到了整個(gè)飛行時(shí)間的百分之五十。而對于F-15之類(lèi)的空優(yōu)戰斗機來(lái)說(shuō)在作戰起飛時(shí)只有在起飛和進(jìn)行空中格斗時(shí)使用加力,因此其加力的使用使時(shí)長(cháng)只占其飛行時(shí)間的10%不到。而在執行純粹的對地攻擊任務(wù)時(shí)其飛機要求時(shí)用加力的時(shí)間連百分之一都不到,所以在強擊機上干脆就不安裝加力裝置以減少發(fā)動(dòng)機的重量和長(cháng)度。

  加力燃燒是提高發(fā)動(dòng)機推重比的一個(gè)重要手段?,F在我們所說(shuō)的戰斗機發(fā)動(dòng)機的推重比都是按照加力推力來(lái)計算的。如果不按照加力推力來(lái)計算F-100-PW-100的推重比只有4.79連5都沒(méi)有達到!為了提高發(fā)動(dòng)機的最大推力,人們現在一般都在采用內外函排氣同時(shí)參與加力燃燒的混合加力。
  但當加力燃燒在大幅度的提高發(fā)動(dòng)機的推力的時(shí)候,所負出的代價(jià)就是燃油的高消耗。還是以F-100-PW-100為例其在全加力時(shí)的推力要比無(wú)加力時(shí)的最大推力高66%可是加力的燃油消耗卻是無(wú)加力時(shí)的281%。這樣高的燃油消耗在起飛和進(jìn)行空中格斗時(shí)還可以少少的使用一下,如要進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的超音速飛行的話(huà)飛機的作戰半徑將大大縮短。

  針對渦扇發(fā)動(dòng)機高速性能的不足,人們又提出了變循環(huán)方案和外函加力方案。所謂變循環(huán)就是渦扇發(fā)動(dòng)機的函道比在一定的范圍內可調。比如與F-119競爭F-22動(dòng)力的YF-120發(fā)動(dòng)機就是一種變循環(huán)渦扇發(fā)動(dòng)機。他的函道比可以0-0.25之間可調。這樣就可以在要求高航速的時(shí)候把函道比縮至最小,使渦扇發(fā)動(dòng)機變?yōu)楦咚傩阅芎玫臏u噴發(fā)動(dòng)機。但由于變循環(huán)發(fā)動(dòng)機技術(shù)復雜,要增加一部分重量,而且費用高、維護不便,于是YF-120敗與F-119手下。
  由于混合加力要求內外函排氣都參與加力燃燒,這樣所需要的燃油也較多,于是人們又想到了內外函分開(kāi)排氣,只使用外函排氣參加加力燃料的方案。但外函排氣的溫度比較低,所以組織燃燒相對的困難。目前只有少數使用,通常是要求長(cháng)時(shí)間開(kāi)加力的發(fā)動(dòng)機才會(huì )采用這種結構。。
=======================================
中國的工業(yè) 觀(guān)念 還停留在 封建農耕時(shí)代的作坊意識里!~根本沒(méi)有進(jìn)入現代社會(huì )系統化的大生產(chǎn)意識狀態(tài)~~~~~~``

  嚴格意義上說(shuō):中國現在還沒(méi)有具備產(chǎn)生社會(huì )系統化的大生產(chǎn)意識狀態(tài)全民化的大平臺

有人說(shuō):"關(guān)鍵的問(wèn)題是我們的材料制造和加工工藝中變量太多" 是的,要命的就是這"變量太多".這些都是直接的技術(shù)層面,透過(guò)這一層面我們看看深層到底是什么呢?在一切因素中最終起決定作用的還是人,人的意識、人的素質(zhì)...但這一切又取決與整個(gè)社會(huì )的大環(huán)境和大氣候.

嚴謹的工作態(tài)度、 認真負責的精神、刻苦鉆研的氛圍、良好協(xié)調的群體協(xié)作意識... 系統、規范、縝密的生產(chǎn)管理運行體系 ...良好的現代的人文環(huán)境.這些都不是一個(gè)人兩個(gè)人一年兩年的問(wèn)題。

我說(shuō)這些并不是說(shuō)我們就自暴自棄,古代中國是交通不便經(jīng)濟比較落后的農業(yè)社會(huì ),人們都生活在以家族為單位的農耕社會(huì )中,家族中自然以倫理為先。君君臣臣父父子子的封建官僚等級社會(huì )是最好的制度,所以這也是中國傳統價(jià)值觀(guān)的一部分。中國是一個(gè)有著(zhù)幾千年歷史封建社會(huì )的大國。期望一時(shí)轉變也不現實(shí)。隨著(zhù)技術(shù)、交通、信息的發(fā)展,古代的秩序被打破了,可不代表中國的傳統價(jià)值觀(guān)完全全部被淘汰。但隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展進(jìn)步,全民現代意識的提高。我想一切都會(huì )慢慢地改變的。不過(guò)我們還是要一個(gè)清楚和清醒的認識,才能有努力的方向??鬃诱f(shuō):知恥勇于虎.我們要看看到自己的不足,要勇于認識自己改造自己超越自己,并努力去負著(zhù)于實(shí)踐,天下興亡匹夫有責,我們每一個(gè)中華熱血男兒都從現在做起,從自我做起。繼承優(yōu)良的傳統文化,屏棄末落腐朽的糟粕。形成一個(gè)良好的現代的人文環(huán)境.只有這樣才能實(shí)現民族的發(fā)展和振興,使中華民族真正長(cháng)久地屹立于世界之林.
本站僅提供存儲服務(wù),所有內容均由用戶(hù)發(fā)布,如發(fā)現有害或侵權內容,請點(diǎn)擊舉報。
打開(kāi)APP,閱讀全文并永久保存 查看更多類(lèi)似文章
猜你喜歡
類(lèi)似文章
AL-31加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機
航空發(fā)動(dòng)機原理小科普為您講解渦噴、渦扇、渦槳、渦軸的區別
變!變!變!未來(lái)的可變發(fā)動(dòng)機
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機
略談噴氣發(fā)動(dòng)機結構與工作原理(圖文)
(50)這么多降低耗油率的新型發(fā)動(dòng)機,哪些是你熟悉的?
更多類(lèi)似文章 >>
生活服務(wù)
分享 收藏 導長(cháng)圖 關(guān)注 下載文章
綁定賬號成功
后續可登錄賬號暢享VIP特權!
如果VIP功能使用有故障,
可點(diǎn)擊這里聯(lián)系客服!

聯(lián)系客服

欧美性猛交XXXX免费看蜜桃,成人网18免费韩国,亚洲国产成人精品区综合,欧美日韩一区二区三区高清不卡,亚洲综合一区二区精品久久