渦輪渦槳渦噴渦扇發動機的區別優缺點及原理是什麼啊

2022-01-29 15:20:49 字數 3138 閱讀 5240

1樓:苒悸漓灬雑貨屋

渦輪(turbo),是在汽車或飛機的引擎中的風扇,通過利用廢氣(exhaust gases)把燃料蒸汽(fuel vapour )吹入引擎,以提高引擎的效能。

就拿汽油機工作原理來說,每向氣缸裡面提供1公斤的汽油,大約需要氣缸吸入15公斤的空氣,才能保證汽油充分燃燒。然而這15公斤的空氣,其體積將是非常大的,光靠氣缸在發動機進氣過程產生的真空度,不容易將這麼大體積的空氣完全吸入。因此,提高發動機吸入氣體的能力,也就是提高發動機的充氣效率就顯得尤為重要。

有兩種方法來增加發動機的進氣量,第一種是後段式增壓技術,從原理上講,後段式增壓技術就是採用專門的壓氣機將氣體在進入氣缸前預先進行壓縮,提高進入氣缸的氣體密度,減小氣體的體積,這樣,在單位體積裡,氣體的質量就大大增加了,進氣量即可滿足燃料的燃燒需要,從而達到提高發動機功率的目的。增壓過程中採用的壓氣機又叫做增壓器。第二種是前段式進氣技術,還是利用氣缸的真空度,從進氣支管將空氣補充進氣缸。

不管是哪種技術,控制好進氣量是關鍵。

渦輪發動機在概念上與蒸汽機、內燃機、燃氣輪機並列,是獲得大功率的有效方法。

後面的渦槳、渦噴、渦扇都是在這個基礎上發展過來的。

渦槳發動機的驅動原理大致上與使用活塞發動機作為動力**的傳統螺旋槳飛機雷同,是以螺旋渦輪旋轉時所產生的力量來作為飛機前進的推進力。其與活塞式螺槳機主要的差異點除了驅動螺旋槳中心軸的動力**不同外,還有就是渦槳發動機的螺旋槳通常是以恆定的速率運轉,而活塞動力的螺旋槳則會依照發動機的轉速不同而有轉速高低的變化。

雖然渦槳發動機的燃燒室與渦輪噴氣發動機類似,但為了自排廢氣中**較多的動力以驅動螺旋槳,渦槳引擎的渦輪(turbine)端之扇葉級數比較高。相反的,由於渦輪噴氣發動機主要的推進力都來自於熱氣渦輪螺旋槳發動機直接排放至大氣中所產生的反作用力,因此其渦輪端的扇葉級距數越小越好,只需保持足夠的**動力用來驅動壓縮端的扇葉即可。

事實上,渦槳發動機的效率亦高於渦輪風扇發動機,但是使用渦槳引擎的飛機速度通常較渦輪風扇發動機的飛機來的低。原因是渦槳引擎的涵道比通常比渦輪風扇引擎來的高,但是也造成其槳葉端部分速度很高,有產生激波的可能。另外,因渦輪轉動速度很快,使得渦輪與螺槳之間必須要有變速齒輪,來降低螺槳轉速使其葉端不要超過音速。

所以使用螺槳發動機的飛機會多個變速齒輪的重量。

同活塞式發動機+螺旋槳相比,渦輪螺旋槳發動機有很多優點。首先,它的功率大,功重比(功率/重量)也大,最大功率可超過10000馬力,功重比為4以上;而活塞式發動機最大不過三四千馬力,功重比2左右。其次,由於減少了運動部件,尤其是沒有做往復運動的活塞,渦輪螺旋槳發動機運轉穩定性好,噪音小,工作壽命長,維修費用也較低。

而且,由於核心部分採用燃氣發生器,渦輪螺旋槳發動機的適用高度和速度範圍都要比活塞式發動機高很多。在耗油率方面,二者相差不多,但渦輪螺旋槳發動機所使用的煤油要比活塞式發動機的汽油便宜。

由於涵道比大,渦輪螺旋槳發動機在低速下效率要高於渦輪風扇發動機,但受到螺旋槳效率的影響,它的適用速度不能太高,一般要小於900km/h。目前在中低速飛機或對低速效能有嚴格要求的巡邏、反潛或滅火等型別飛機中的到廣泛應用。

渦輪噴氣發動機是一種渦輪發動機。特點是完全依賴燃氣流產生推力。

空氣首先進入的是發動機的進氣道,當飛機飛行時,可以看作氣流以飛行速度流向發動機,由於飛機飛行的速度是變化的,而壓氣機適應的來流速度是有一定的範圍的,因而進氣道的功能就是通過可調管道,將來流調整為合適的速度。在超音速飛行時,在進氣道前和進氣道內氣流速度減至亞音速,此時氣流的滯止可使壓力升高十幾倍甚至幾十倍,大大超過壓氣機中的壓力提高倍數,因而產生了單靠速度衝壓,不需壓氣機的衝壓噴氣發動機。

進氣道後的壓氣機是專門用來提高氣流的壓力的,空氣流過壓氣機時,壓氣機工作葉片對氣流做功,使氣流的壓力,溫度升高。在亞音速時,壓氣機是氣流增壓的主要部件。

從燃燒室流出的高溫高壓燃氣,流過同壓氣機裝在同一條軸上的渦輪。燃氣的部分內能在渦輪中膨脹轉化為機械能,帶動壓氣機旋轉,在渦輪噴氣發動機中,氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等於壓氣機壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。經過燃燒後,渦輪前的燃氣能量大大增加,因而在渦輪中的膨脹比遠小於壓氣機中的壓縮比,渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機進口高很多,發動機的推力就是這一部分燃氣的能量而來的。

從渦輪中流出的高溫高壓燃氣,在尾噴管中繼續膨脹,以高速沿發動機軸向從噴口向後排出。這一速度比氣流進入發動機的速度大得多,使發動機獲得了反作用的推力。

一般來講,當氣流從燃燒室出來時的溫度越高,輸入的能量就越大,發動機的推力也就越大。但是,由於渦輪材料等的限制,目前只能達到1650k左右,現代戰鬥機有時需要短時間增加推力,就在渦輪後再加上一個加力燃燒室噴入燃油,讓未充分燃燒的燃氣與噴入的燃油混合再次燃燒,由於加力燃燒室內無旋轉部件,溫度可達2000k,可使發動機的推力增加至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動機的壽命,因此發動機開加力一般是有時限的,低空不過十幾秒,多用於起飛或戰鬥時,在高空則可開較長的時間。

渦噴發動機適合航行的範圍很廣,從低空低亞音速到高空超音速飛機都廣泛應用。前蘇聯的傳奇戰鬥機米格-25高空超音速戰機即採用留裡卡設計局的渦噴發動機作為動力,曾經創下3.3馬赫的戰鬥機速度紀錄與37250米的升限紀錄。

(這個紀錄在一段時間內不太可能被打破的)

與渦輪風扇發動機相比,渦噴發動機燃油經濟性要差一些,但是高速效能要優於渦扇,特別是高空高速效能。

渦扇發動機全稱為渦輪風扇發動機(turbofan)是飛機發動機的一種,由渦輪噴氣發動機(turbojet)發展而成。 與渦輪噴氣比較,主要特點是首級壓縮機的面積大很多,同時被用作為空氣螺旋槳(扇),將部分吸入的空氣通過噴射引擎的外圍向後推。發動機核心部分空氣經過的部分稱為內涵道,僅有風扇空氣經過的核心機外側部分稱為外涵道。

渦扇引擎最適合飛行速度400至1,000公里時使用,因此現在多數的飛機引擎都採用渦扇作為動力**。

渦扇發動機優點 : 效率高,油耗低,飛機的航程就遠。

缺點 : 結構複雜,設計難度大

2樓:匿名使用者

哎,通俗易懂一點……看一下我以前回答過的吧……

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