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渦輪噴氣發(fā)動機(jī)工作原理

集號吧丨發(fā)表時間:2023-07-04丨訪問量:142
[摘要]渦輪噴氣發(fā)動機(jī)工作原理

現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰(zhàn)斗機(jī)的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)仍屬于熱機(jī)的一種,就必須遵循熱機(jī)的做功原則:在高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。因此,從產(chǎn)生輸出能量的原理上講,噴氣式發(fā)動機(jī)和活塞式發(fā)動機(jī)是相同的,都需要有進(jìn)氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段,不同的是,在活塞式發(fā)動機(jī)中這4個階段是分時依次進(jìn)行的,但在噴氣發(fā)動機(jī)中則是連續(xù)進(jìn)行的,氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動機(jī)的各個部分,就對應(yīng)著活塞式發(fā)動機(jī)的四個工作位置。

空氣首先進(jìn)入的是發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道,當(dāng)飛機(jī)飛行時,可以看作氣流以飛行速度流向發(fā)動機(jī),由于飛機(jī)飛行的速度是變化的,而壓氣機(jī)適應(yīng)的來流速度是有一定的范圍的,因而進(jìn)氣道的功能就是通過可調(diào)管道,將來流調(diào)整為合適的速度。

進(jìn)氣道后的壓氣機(jī)是專門用來提高氣流的壓力的,空氣流過壓氣機(jī)時,壓氣機(jī)工作葉片對氣流做功,使氣流的壓力,溫度升高。在亞音速時,壓氣機(jī)是氣流增壓的主要部件。

從燃燒室流出的高溫高壓燃?xì)猓鬟^同壓氣機(jī)裝在同一條軸上的渦輪。燃?xì)獾牟糠謨?nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn),在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中,平衡狀態(tài)下氣流在渦輪中膨脹所做的功等于壓氣機(jī)壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。

從渦輪中流出的高溫高壓燃?xì)?,在尾噴管中繼續(xù)膨脹,以高速沿發(fā)動機(jī)軸向從噴口向后排出。這一速度比氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)的速度大得多,使發(fā)動機(jī)獲得了反作用的推力。

一般來講,當(dāng)氣流從燃燒室出來時的溫度越高,輸入的能量就越大,發(fā)動機(jī)的推力也就越大。但是,由于渦輪材料等的限制,只能達(dá)到1650K左右,現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)有時需要短時間增加推力,就在渦輪后再加上一個加力燃燒室噴入燃油,讓未充分燃燒的燃?xì)馀c噴入的燃油混合再次燃燒,由于加力燃燒室內(nèi)無旋轉(zhuǎn)部件,溫度可達(dá)2000K,可使發(fā)動機(jī)的推力增加至1.5倍左右。其缺點就是油耗急劇加大,同時過高的溫度也影響發(fā)動機(jī)的壽命,因此發(fā)動機(jī)開加力一般是有時限的,低空不過十幾秒,多用于起飛或戰(zhàn)斗時,在高空則可開較長的時間。

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