《航發小知識02——航空燃氣渦輪發動機》
1.核心機
說到核心,我們可能會想到成龍大哥的「格力,掌握核心科技」這句廣告詞,那麼核心機到底是個什麼鬼?
通常我們把壓氣機、燃燒室、渦輪(帶動壓氣機的)稱為核心機,或燃氣發生器。 核心機從字面意思理解我們可以知道, 它是航空燃氣渦輪發動機最核心的部分, 的確, 有了它我們就可以說掌握了「核心科技」,通過核心機我們可以改進研發出不同類型的發動機,或同一類型若干型號的發動機, 掌握了核心機我們便能更快更好更經濟的研發出新型發動機來,大大降低了研製周期及研發成本。
2.五大部件
航空燃氣渦輪發動機發動機主要可分為渦輪噴氣發動機 、 渦輪風扇發動機、 渦輪軸發動機、渦輪螺旋槳發動機、槳扇發動機五大類型。 首先就得從渦輪噴氣發動機說起了 ,某種程度上來說它就是其他四類發動機的「核心機」,其他四類發動機都在其基礎上改進得來。要想說明白其區別就不得不提及行話「五大部件」了,即進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴管。進氣道即發動機前端進氣部件由進氣機匣組成的氣流通道;壓氣機即對空氣做功以壓縮空氣的轉動部件, 通常又可分為軸流式和離心式壓氣機 , 目前主流軍民用飛機主要採用軸流式壓氣機 ; 燃燒室即航空燃油燃燒的場所,將燃料化學能轉化為熱能釋放出來; 渦輪即接受燃燒室釋放的高速熱流的部件, 其被燃氣做功同時獲得的功一部風供給壓氣機壓縮空氣; 尾噴管作用是使得渦輪導出的熱氣流得到膨脹加速產生推力 , 同時調節發動機工作狀態 。 正是五大部件的協同工作才使得航空發動機循環得以實現,從而能不斷的產生推力以推進飛行器運動。
3.五大類型
廣義上說來「五大部件」也完全適用於此五類發動機,渦輪噴氣發動機的五大部件不變;渦輪風扇發動機即五大部件中的壓氣機分為了高壓壓氣機、低壓壓氣機(風扇); 渦輪軸發動機的五大部件即尾噴管改做了排氣裝置,渦輪又分為了燃氣渦輪和自由渦輪, 需要指出的是渦輪軸發動機不產生推力其輸出的是軸功;渦輪螺旋槳發動機就和渦輪軸發動機很像了, 只不過在進氣道前裝有螺槳;槳扇發動機也叫無涵道風扇發動機,相當於將風扇機匣去掉了。 以上是從結構上大致指出了這五大類型發動機的特點,接下來我們從用途上再進行相關介紹。
渦輪噴氣發動機(WP),作為第一代航空燃氣輪機主要應用在第一代噴氣戰鬥機上,小型的渦輪噴氣發動機還應用在巡航導彈上。
渦噴14發動機
渦輪風扇發動機(WS),是現代軍民用飛機的主流動力裝置,其由可分為高涵道比(大於5)和低涵道比(小於2)渦輪風扇發動機,高涵道比主要用在民用客機中, 如Trent900、Trent1000、GE90及CFM56系列等,低涵道比主要應用在軍用戰鬥機(第四代、第五代)中,如我國知名的「太行」發動機WS10,世界先進的F119發動機等。
渦輪風扇發動機 (圖片來自空軍之翼網)
渦輪軸發動機(WZ),主要應用在軍民用直升機上, 軍用上較為知名的是裝於AH-64「 阿帕奇」直升機的T700-GE-701型發動機,在海灣戰爭中,美國的AH-64「阿帕奇」攻擊直升機橫掃伊軍坦克部隊,為陸軍的作戰立下了汗馬功勞。此外還有我國渦軸6、渦輪軸8,以及烏克蘭的TV3-117發動機等。
米-26使用的D-136渦輪軸發動機 (圖片來自空軍之翼網)
渦輪螺旋槳發動機,主要應用在民用公務機、小型支線客機、軍用運輸機上,如羅羅公司的Tyne 21,普惠公司的PW150等。渦輪螺旋槳發動機與活塞螺旋槳發動機相比質量更輕、振動小、高空優勢明顯。
YT49渦槳發動機 (圖片來自空軍之翼網)
槳扇發動機主要應用在運輸機上,是上世界八十年代石油危機的研究熱點,這種發動機即省油經濟又比裝渦槳發動機的飛機飛得快,但是噪音很大。投入生產的槳扇發動機有烏克蘭的D-27發動機,其應用在安-70運輸機上。
D27 槳扇發動機
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