航空涡轮发挥动机和火箭涡轮发动机的原理
一、战斗机涡扇喷气发动机的工作原理现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种,就必须遵循热机的做功原则:在高压下输入能量,低压下释放能量。因此,从产生输出能量的原理上讲,喷气式发动机和活塞式发动机是相同的,都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段,不同的是,在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是连续进行的,气体依次流经喷气发动机的各个部分,就对应着活塞式发动机的四个工作位置。
空气首先进入的是发动机的进气道,当飞机飞行时,可以看作气流以飞行速度流向发动机,由于飞机飞行的速度是变化的,而压气机适应的来流速度是有一定的范围的,因而进气道的功能就是通过可调管道,将来流调整为合适的速度。在超音速飞行时,在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速,此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍,大大超过压气机中的压力提高倍数,因而产生了单靠速度冲压,不需压气机的冲压喷气发动机。
进气道后的压气机是专门用来提高气流的压力的,空气流过压气机时,压气机工作叶片对气流做功,使气流的压力,温度升高。在亚音速时,压气机是气流增压的主要部件。
从燃烧室流出的高温高压燃气,流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,带动压气机旋转,在涡轮喷气发动机中,气流在涡轮中膨胀所做的功正好等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。经过燃烧后,涡轮前的燃气能量大大增加,因而在涡轮中的膨胀比远小于压气机中的压缩比,涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多,发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。
从涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多,使发动机获得了反作用的推力。
一般来讲,当气流从燃烧室出来时的温度越高,输入的能量就越大,发动机的推力也就越大。但是,由于涡轮材料等的限制,目前只能达到1650K左右,现代战斗机有时需要短时间增加推力,就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油,让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧,由于加力燃烧室内无旋转部件,温度可达2000K,可使发动机的推力增加至1.5倍左右。其缺点就是油耗急剧加大,同时过高的温度也影响发动机的寿命,因此发动机开加力一般是有时限的,低空不过十几秒,多用于起飞或战斗时,在高空则可开较长的时间。
随着航空燃气涡轮技术的进步,人们在涡轮喷气发动机的基础上,又发展了多种喷气发动机,如根据增压技术的不同,有冲压发动机和脉动发动机;根据能量输出的不同,有涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和螺桨风扇发动机等。
喷气发动机尽管在低速时油耗要大于活塞式发动机,但其优异的高速性能使其迅速取代了后者,成为航空发动机的主流 二、航天火箭发动机迄今为止,人类从事的最神奇的事业就是太空探索了。它的神奇之处很大程度上是因为它的复杂性。太空探索是非常复杂的,因为其中有太多的问题需要解决,有太多的障碍需要克服。所面临的问题包括: 太空的真空环境 热量处理问题 重返大气层的难题 轨道力学 微小陨石和太空碎片 宇宙辐射和太阳辐射 在无重力环境下为卫生设施提供后勤保障 但在所有这些问题中,最重要的还是如何产生足够的能量使太空船飞离地面。于是火箭发动机应运而生。 一方面,火箭发动机是如此简单,您完全可以自行制造和发射火箭模型,所需的成本极低(有关详细信息,请参见本文最后一页上的链接)。而另一方面,火箭发动机(及其燃料系统)又是如此复杂,目前只有三个国家曾将自己的宇航员送入轨道。在本文中,我们将对火箭发动机进行探讨,以了解它们的工作原理以及一些与之相关的复杂问题。 火箭发动机基本原理
火箭发动机工作原理
当大多数人想到马达或发动机时,会认为它们与旋转有关。例如,汽车里的往复式汽油发动机会产生转动能量以驱动车轮。电动马达产生的转动能量则用来驱动风扇或转动磁盘。蒸汽发动机也用来完成同样的工作,蒸汽轮机和大多数燃气轮机也是如此。 火箭发动机则与之有着根本的区别。它是一种反作用力式发动机。火箭发动机是以一条著名的牛顿定律作为基本驱动原理的,该定律认为“每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力”。火箭发动机向一个方向抛射物质,结果会获得另一个方向的反作用力。
火箭发动机一般是冲压发动机。里面有药柱,中间有星形的洞,可以均匀燃烧来维持推力的稳定。
涡喷(WP)与涡扇(WS)都是喷气发动机。简单而言,涡喷发动机是从进气口道吸入空气然后进入燃烧室与燃油混合燃烧然后从喷口喷出大量的高温气体,以其反冲力来带动飞机。当然喷口与燃烧室之间有涡轮的(可以驱动其他的转子)。涡扇发动机就是在涡喷发动机的基础上多了一个外涵道(内涵道可以看成是涡喷发动机所吸入的空气所通过的通道)与涡轮(当然,WP也有涡轮,但是WS的涡轮转子对高温热气的利用率绝对比WP要高)。就整体而言,WS比WP更加节油,而且喷出的尾气稳定大大降低(如几百摄氏度,如此,红外辐射大大减少 可以更好的避免红外制导的寻的),而且推力更大等优点。
希望对你有用
以上资料参考于 中华国魂——讲课厅 之中国航空发动机的发展 之Q群讲课部分内容
涡轮发动机分为涡喷和涡扇。分别用于战斗机和客机。
火箭不是涡轮,而是固态燃料直接喷射。
自然吸气和涡轮增压哪个更省油?
自然吸气比涡轮增压省油。如果只看发动机来说,涡轮增压的发动机会比自然吸气的耗油高。同样是1.5L的发动机,涡轮增压发动机在有限的发电机排量范围内,进气量更多,喷油量也对,爆发力强大,发动机输出的动机大,所以耗油也高。比如经常在高速行驶,那肯定涡轮增压的更好一些,如果在市区,经常堵车的地...
涡轮和自吸有什么区别
主要是进气方式的区别。相对自吸,涡轮增压发动机,在进气系统上安装了涡轮增压机来增加发动动机的进气量的。涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器将空气加压后吹入汽缸内的。大部分汽车都在使用涡轮增压发动机,这种发动机的动力更强,油耗更低,最大扭矩爆发也比较早,所以涡轮增压发动机更加适合在市区道路内行...
轿车上有涡轮增压有什么好处啊
涡轮增压,是一种利用内燃机(Internal Combustion Engine)运作所产生的废气驱动之空气压缩机(Air-compressor)。与超级增压器(机械增压器, Super-Charger)功能相若,两者都可增加进入内燃机或锅炉的空气流量,从而令机器效率提升。常见用于汽车引擎中,透过利用排出废气的热量及流量,涡轮增压器能提升内燃机的马力...
涡轮增压是什么意思
涡轮机的解释涡轮机是 利用 流体冲击叶轮转动而产生动力的发 动机 。可分为汽轮机、燃气轮机和水轮机。 词语分解 涡的解释 涡 (涡) ō 水流 旋转 形成中间低洼的地方:旋涡。 涡流 。 涡状:酒涡(亦作“酒窝”)。涡轮机。 涡 (涡) ō 〔涡河〕水名,源于 中国 河南省,流入 安徽 省...
涡轮增压发动机,涡轮增压发动机应该怎样维护?
1,选择优质润滑油 目前,涡轮增压发动机的寿命已经大幅提高,可以达到与整车一样长的寿命,有很多车型跑了10万公里、甚至20万公里并没有出现涡轮增压器损坏的现象。目前大部分出现问题的涡轮增压器都是因为涡轮增压器和进气管之间的油封密封损坏,造成烧润滑油。而油封损坏的主要原因是更换润滑油的周期太...
2oo马力发动机起劲动机用多大
、如果是2.0升自然吸气发动机,那马力会在160匹到200匹之间。如果是2.0升涡轮增压发动机,那马力会在180匹到300匹之间。有些2.0升涡轮增压发动机的马力甚至会更高。涡轮增压技术可以在不提高发动机排量的基础上增加发动机的进气量。2、汽车的发动机是以燃油和空气的混合物为燃料的,如果增加了进气...
涡轮增压发动机保养的正确方法是什么?
涡轮增压发动机有着小排量、动力强劲、油耗低的特点,但保养起来比自然吸气发动机要麻烦很多,甚至保养费用也比自然吸气发动机高。很多车友都不知道涡轮增压发动机怎么保养,以至于自己的汽车发动机寿命大大缩短,那么,今天小编就给各位车友说说涡轮增压发动机的保养应该注意的地方吧。很多车友不知道,由于涡轮...
涡轮增压省油吗
并且这种发动机可以在较低的转速下输出最大扭矩涡轮增压车到底省油还是更费油 汽车的油耗需要根据驾驶的;自然吸气比涡轮增压省油如果只看发动机来说,涡轮增压的发动机会比自然吸气的耗油高同样是15L的发动机,涡轮增压发动机在有限的发电机排量范围内,进气量更多,喷油量也对,爆发力强大,发动机输出的...
自吸和涡轮发动机,谁的保养成本更高?
哪个涡轮增压和自吸越好,这是汽车行业一直在争论的问题。这两个有自己的优势。毕竟,我们无法使这两个引擎更好地处理不同的消费。固有的,需要没有好处或坏点。当然,不可否认的是,随着详尽的排放越来越高,小排放涡轮增压应用的应用越来越宽。涡轮增压是否比自吸发发动机维护更好?这并不一定 当然吸...
自然吸气发动机和涡轮增压发动机哪个寿命长?
涡轮增压器 涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功率与未装增压器相比,可增加大约40%甚至更多。涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排...
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宁国市19254454334: 涡轮喷气发动机是什么东西?工作原理是什么? - ?
彤义韦尔: 涡轮发动机(Turbine engine,或常简称为Turbine)是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式,是内燃机的一种.常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机.按照发动机燃料燃烧所需的氧化剂的来源不同可分为火箭发动...
宁国市19254454334: 航空发动机有哪些型号?都有哪些用途? - ?
彤义韦尔: 航空发动机从工作原理上可分为:涡轮发动机、活塞发动机、火箭发动机、冲压发动机等. 涡轮发动机主要包括:涡轮喷气发动机(用于早起的军用、民用喷气式发动机)、涡扇发动机(目前的主力航空发动机,军用型多为中低涵道比、民用型多为高涵道比)、涡桨发动机(军民用低音速飞机,多为运输机或教练机)、涡轴发动机(直升机专用) 活塞发动机主要包括:直列活塞式、星形活塞式,目前主要用于轻型、超轻型飞机使用 火箭发动机:用于导弹或者部分试验用超音速飞行器 冲压发动机:用途与火箭发动机相近,但是优点是可以不携带氧化剂,可以增大射程.
宁国市19254454334: 飞机涡轮发动机的原理是什么?(答对给分)?
彤义韦尔: 喷气发动机原理及若干工作方式 喷气推进原理 气推进是伊萨克·牛顿(Isaac Newton)爵士的第三运动定律的实际应用.该定律表述为:“作用在一物体上的每一个力都有一方向相反大小相等的反作用力.”就飞机推进而言,“物体”是通过...
宁国市19254454334: 飞机涡轮发动机的作用是什么?(答对给分) - ?
彤义韦尔: 就像汽车发动机一样,不过他不是对地作用力的,是对空气作用的,一般由进气跟排气组成,由进气口把空气吸进,通过里面使空气被压缩,由尾喷管排出,产生很大的推力!
宁国市19254454334: 飞机涡轮喷发动机怎么提高速度? - ?
彤义韦尔: 涡轮喷气发动机应用喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点.因为采用了涡轮驱动的压气机,因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力.涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作.它 涡轮喷气发动机从大气中吸进空气,经...
宁国市19254454334: 燃气涡轮发动机,航空发动机是一回事吗? - ?
彤义韦尔: 原理差不多.核心机这块大不同.燃气轮机只要你能造火箭发动机.燃气轮机这块就可以.而航空发动机就不行.燃气轮机的叶片可以用机床制造.而航空发动机就不可以.总之燃气轮机这块要求比航空发动机低得多.甚至低于涡轴涡桨发动机.
宁国市19254454334: 航空发动机的分类和启动过程,请详细说明一下启动的过程 - ?
彤义韦尔: 比较主流的航空发动机有:活塞发动机/涡轮喷气发动机/涡轮风扇发动机/冲压发动机. 活塞发动机和普通车用发动机一样启动. 涡轮喷气发动机/涡轮风扇发动机 要先给压气机供气.或用柴油机(F16等)先带起来.点火之后转到自身动力. 冲压发动机 ...
宁国市19254454334: 航空发动机的?
彤义韦尔: 首先航空发动机既是一个热机,因为它利用工质(空气),进行加功(燃油燃烧),然后转变成发动机的动能,可以循环做功;另外发动机又是一个推进器. 简单原理:有一定速度的空气进入发动机进气道,速度减小,静压力初步升高;之后压...
宁国市19254454334: 飞机的发动机的构造 - ?
彤义韦尔: 飞机发动机有很多种, (一)按照工作原理来分,可以将航空发动机分为: 活塞发动机 喷气发动机 涡轮喷射发动机 涡轮螺旋桨发动机 涡轮风扇发动机 涡轮轴发动机 火箭发动机 冲压发动机 爆震发动机 (二)按能量形式来分: 燃油发动机 燃气发动机 核能发动机 太阳能发动机 我下面向你具体介绍几种吧. (1)一个典型的轴流式涡轮喷气发动机图解,见下图(浅蓝色箭头为气流流向) 图片注释: 1 - 吸入, 2 - 低压压缩, 3 - 高压压缩, 4 - 燃烧, 5 - 排气, 6 - 热区域, 7 - 涡轮机, 8 - 燃烧室, 9 - 冷区域, 10 - 进气口