涡扇发动机推力影响因素分析？改进方法？对未来发展的启示！

涡扇发动机推力影响因素分析？改进方法？对未来发展的启示！~

这个问题涉及的可能很复杂，我说下自己的看法，影响涡扇发动机推力的因素主要有：1.涵道比，2.进气量（与气流速度和进气道有关），3.燃烧效率，4.发动机核心转子的结构和制造工艺。
貌似对改进方法较有影响的是最后一条：发动机核心转子的结构和制造工艺。提高超精密加工工艺水准以及通过大量实验优化核心转子的结构设计可以大幅度提高涡扇发动机的最大推力。当然选用更优良的耐高温材料可以提高燃烧效率也有作用。
未来的涡扇发动机需要在工艺水准、以及先进复合材料上下功夫。至于其它的因素，已经接近达到现有技术水平的极限了。所以第四代战机很可能是最后一代有人驾驶飞机了。下一代要搞无人战斗机可以选用性能更剧烈的发动机，超越有人战斗机的机动极限9G。可以做出超过10G的机动动作。
中国目前的涡扇发动机就是在工艺水准、以及先进复合材料上苦下功夫，研发人员决心很大，据说去过涡扇发动机研发制造生产线的军队负责人讲：他们的工作精神令人佩服！

涡扇发动机全称为涡轮风扇发动机（Turbofan）是飞机发动机的一种，由涡轮喷气发动机（Turbojet）发展而成。 与涡轮喷气比较，主要特点是首级压缩机的面积大很多，同时被用作为空气螺旋桨（扇），将部分吸入的空气通过喷射引擎的外围向后推。发动机核心部分空气经过的部分称为内涵道，仅有风扇空气经过的核心机外侧部分称为外涵道。涡扇引擎最适合飞行速度400至1,000公里时使用，因此现在多数的飞机引擎都采用涡扇作为动力来源。
推力影响因素主要有：
1、涵道比：即涡轮发动机外涵道与内涵道空气流量的比值。内涵道的空气将流入燃烧室与燃料混合，燃烧做功，外涵道的空气不进入燃烧室，而是与内涵道流出的燃气相混合后排出。外涵道的空气只通过风扇，流速较慢，且是低温，内涵道排出的是高温燃气，两种气体混合后降低了流速与温度，能够降低噪声，增加推力。
2、大尺寸风扇是大涵道比涡扇发动机的特有技术。
3、高压比多级高压压气机是大涵道比涡扇发动机的关键技术。
4、高效多级低压涡轮：在大涵道比涡扇发动机中，低压涡轮的效率对耗油率有重要影响，其重量和成本分别占全台发动机的25%和15%左右。

　　涡扇发动机全称为涡轮风扇发动机（Turbofan）是飞机发动机的一种，由涡轮喷气发动机（Turbojet）发展而成。 与涡轮喷气比较，主要特点是首级压缩机的面积大很多，同时被用作为空气螺旋桨（扇），将部分吸入的空气通过喷射引擎的外围向后推。发动机核心部分空气经过的部分称为内涵道，仅有风扇空气经过的核心机外侧部分称为外涵道。涡扇引擎最适合飞行速度400至1,000公里时使用，因此现在多数的飞机引擎都采用涡扇作为动力来源。
　　旁通比
　　涡轮风扇发动机 turbofan engine 涡扇引擎的旁通比（Bypass ratio，也称涵道比）是不经过燃烧室的空气质量，与通过燃烧室的空气质量的比例。旁通比为零的涡扇引擎即是涡轮喷气引擎。早期的涡扇引擎和现代战斗机使用的涡扇引擎旁通比都 涡轮风扇发动机原理图
　　较低。例如世界上第一款涡扇引擎，劳斯莱斯的Conway，其旁通比只有0.3。现代多数民航机引擎的旁通比通常都在5以上。旁通比高的涡轮扇引擎耗油较少，但推力却与涡轮喷气引擎相当，且运转时还宁静得多。 由喷管排出燃气和风扇排出空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机。涡轮风扇发动机由风扇、压气机、燃烧室、驱动压气机的高压涡轮、驱动风扇的低压涡轮和排气系统组成。其中压气机、燃烧室和高压涡轮三部分统称为核心机,由核心机排出的燃气中的可用能量,一部分传给低压涡轮用以驱动风扇，余下的部分在喷管中用于加速排出的燃气。风扇转子实际上是 1级或几级叶片较长的压气机，空气流过风扇后，一部分流入核心机称为内涵气流由喷管高速排出产生推力，另一部分围绕核心机的外围流过，称为外涵气流，也产生推力。这种有内外二个涵道的涡轮风扇发动机又称为内外涵发动机。流经外涵和内涵的空气流量之比称为涵道比或流量比。涵道比对涡轮风扇发动机性能影响较大,涵道比大,耗油率低，但发动机的迎风面积大；涵道比较小时，迎风面积小，但耗油率大。内外涵两股气流分开排入大气的称为分排式涡轮风扇发动机。内外涵两股气流在内涵涡轮后的混合器中相互渗混后通过同一喷管排入大气的，称为混排式涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机也可安装加力燃烧室，成为加力涡轮风扇发动机。在分排式涡轮风扇发动机上的加力燃烧室可以分别安装在内涵涡轮后或外涵通道内，在混排式涡轮风扇发动机上则可装在混合器后面。
　　涵道比
　　核心机相同时，涡轮风扇发动机的工质(工作介质)流量介于涡轮喷气发动机和涡轮螺旋桨发动机之间。涡轮风扇发动机比涡轮喷气发动机的工质流量大、喷射速度低、推进效率高、耗油率低、推力大。50年代发展的第一代涡轮风扇发动机，其涵道比、压气机增压比和燃气温度都较低，耗油率比涡轮喷气发动机仅低25％左右，大约为 0.06～ 0.07公斤/牛·时（0.6～0.7公斤/公斤力·时）。60年代末、70年代初发展了高涵道比(5～8)、高增压比(25～30)和高燃气温度 (1600～1750K)的第二代涡轮风扇发动机,耗油率降低到0.03～0.04公斤/牛·时（0.3～0.4公斤/公斤力·时）,推力则高达200～250千牛（20000～25000公斤力）。高涵道比涡轮风扇发动机的噪声低，排气污染小，多用作大型客机的动力装置，这种客机在11公里高度的巡航速度可达950公里/时。但这种高涵道比的涡轮风扇发动机的排气喷射速度低，迎风面积大，不宜用于超音速飞机上。 有些歼击机使用了小涵道比、带加力燃烧室的涡轮风扇发动机，在亚音速飞行时不使用加力燃烧室，耗油率和排气温度都比涡轮喷气发动机低，因而红外辐射强度较弱,不易被红外制导的导弹击中。使用加力作2倍以上音速的飞行时，产生的推力可超过加力涡轮喷气发动机，地面标准大气条件下的推重比已达8左右。涡轮风扇发动机(20张)结点
　　涡扇发动机
　　优点 : 效率高，油耗低，飞机的航程就远。
　　缺点 : 结构复杂，设计难度大
　　在燃气涡轮发动机中最最严重的技术难点就产生在这个以燃气发生器和燃气涡轮为主体的燃气核心机上。在每一台以高温燃气来驱动燃气涡轮为动力的发动机上，由燃气发生器和燃气涡轮所组成的燃气核心机的工作地点将是这台发动的最高温度、最大压力的所在地。所以其承受的应力也就最大，工作条件也最为苛刻。但燃气核心机的困难不只是压力和温度，高转数所带来的巨大的离心力、飞机在加速时的巨大冲击，如果是战斗机还要考虑到当飞机进行机动时所产生的过载和因过载以引起的零部件变形。在为数众多的困难中单拿出无论哪一个都将是一个工程上的巨大难题。但如果这些问题不被解决掉那么更先进的喷气发动机也就无从谈起。

　　更具体的详见百度百科http://baike.baidu.com/view/741448.htm#sub42816

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贡山独龙族怒族自治县13066073775： 涡扇发动机推力影响因素分析?改进方法?对未来发展的启示! - ？
欧阳矩福卡： 这个问题涉及的可能很复杂,我说下自己的看法,影响涡扇发动机推力的因素主要有:1.涵道比,2.进气量(与气流速度和进气道有关),3.燃烧效率,4.发动机核心转子的结构和制造工艺.貌似对改进方法较有影响的是最后一条:发动机核心...

贡山独龙族怒族自治县13066073775： 如何提高涡扇发动机的推进效率 - ？
欧阳矩福卡： 涡桨发动机的推力有限,同时影响飞机提高飞行速度.因此必需提高喷气发动机的效率.发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分.提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比,就可以提高热效率.因为高温、高密度的气体包含的能量要大...

贡山独龙族怒族自治县13066073775： 涡轮喷气发动机的推力大小和什么有关呢?什么因素决定着推力和功率呢? - ？
欧阳矩福卡： 涡轮喷气发动机的推力取决于单位时间进气量,进气速度,燃烧效率,单位时间燃料消耗;带加力燃烧室的发动机还取决于加力燃烧室的燃料消耗率(单位时间计算). 决定推力的关键,在于涡轮前压缩空气的温度,压缩比,发动机所在高度的迎面来流速度,温度,密度,进气量,以及燃烧室所能达到的最高燃烧温度等;涡轮风扇发动机还取决于内外涵道比(相同涡轮核心机的情况下,外涵道相对内涵道越大,推力越大,燃料经济性越好,但能达到的最高速度下降). 喷气发动机本身无功率评定一说,只有推力的大小,但由喷气发动机改型的固定式燃气轮机有功率输出一说,其功率大小除了和以上参数相关外,还取决于输出轴的转速和扭矩. 具体的关联细节,可以参考NASA或者各国的发动机技术文献.

贡山独龙族怒族自治县13066073775： 目前我国航空涡扇发动机中,对于涡轮和燃烧室来说,压气机转速是否有提高的必要和可能? - ？
欧阳矩福卡： 1. 目前涡扇发动机提高推力的主要途径包括增加流速和增加流量,军用小涵道比发动机主要采用前者,民用大涵道比发动机主要采用后者.显然提高压气机转速对两者都有利.2. 通过压气机转速增加来提高空气总压恢复系数,对发动机效率会有提高,但是必须与燃烧室、涡轮的工作相匹配,否则容易使发动机进入危险的喘震状态.3. 压气机本身不是高温高压部件,在工作环境中所承受的各种内外部力学影响远没有涡轮恶劣.目前限制涡扇发动机性能提高的瓶颈主要是涡轮性能提高困难(涡轮材料技术、涡轮冷却技术、涡轮机构设计等等方面),从而影响涡轮前温度的提高.

贡山独龙族怒族自治县13066073775： 从理论上而言涡扇喷气发动机的推力应该比涡喷发动机的推力大 - ？
欧阳矩福卡： 是的. 涡扇在结构上比涡喷多了一个气流通道,称为外涵道.内涵道的部分和涡喷类似. 涡扇在进气口处设置了一个风扇,流入的空气通过风扇的推动,进行加压. 外涵道气流,绕过核心机进入喷管,冷却核心机的同时,与核心机产生的燃气一起作功产生推力,内涵道气流进入核心机的压气机,经历增压,燃烧等过程,进入涡轮,涡扇的涡轮有两级,一级是高压涡轮,用来推动前方的压气机,另一级是低压涡轮,用来带动入口的风扇.最后燃气进入喷管作功. 涡扇由于引入了外涵的气流,所以排气温度较低,热能损失小,使耗油量降低,并且由于有风扇和燃气同时作功,它的推力比同级的涡喷要大.

贡山独龙族怒族自治县13066073775： 跪求 如何改装涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机 使其推力增大????????????? - ？
欧阳矩福卡： 最简单的方法是提高空气压缩率,也就是增加压气机转子的级数,把二级转子变为三级转子,提高涡轮前温度和空气压缩率.但是相应的由于涡轮承受的温度也会变高,所以材料和结构强度也必须提升.

贡山独龙族怒族自治县13066073775： 航空发动机中涡喷,涡扇和涡桨发动机各有什么优缺点 - ？
欧阳矩福卡： 涡扇发动机优点 : 推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低,飞机航程远. 缺点 : 风扇直径大,迎风面积大,因而阻力大,发动机结构复杂,设计难度大. 涡轮风扇发动机运行原理: 涡扇发动机全称为涡轮风扇发动机(Turbofan)是飞机发动机的一种,由涡轮喷气发动机(Turbojet)发展而成. 与涡轮喷气比较,主要特点是首级压缩机的面积大很多,同时被用作为空气螺旋桨(扇),将部分吸入的空气通过喷射引擎的外围向后推.发动机核心部分空气经过的部分称为内涵道,仅有风扇空气经过的核心机外侧部分称为外涵道. 涡扇引擎最适合飞行速度400至1,000公里时使用,因此现在多数的飞机引擎都采用涡扇作为动力来源.

贡山独龙族怒族自治县13066073775： 为什么衡量涡扇发动机的时候用推力,涡桨的时候用功率 - ？
欧阳矩福卡： 涡扇发动机能直接输出推力,涡轴发动机只有和螺旋桨配合才能输出推力,在螺旋桨不确定情况下,没法确定涡轴的推力,所以功率来衡量涡轴发动机,而涡扇用推力来衡量.涡扇其实也有功率的,但是对外反映不出来,涡扇可没输出轴,涡桨/涡轴也有少量推力,不过比重很低,都忽略了,而外部测量主要是其输出轴的功率.其实涡扇/涡喷的推力在不同速度、高度的外部条件下也是不同的,比如民航用的大型涡扇,高空巡航速度下的最大推力不到地面台架的1/3. 希望这个回答对你有帮助