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渦輪噴氣發(fā)動機工作原理

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)動機工作原理

現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機的結(jié)構(gòu)由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰(zhàn)斗機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發(fā)動機仍屬于熱機的一種,就必須遵循熱機的做功原則: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)動機和活塞式發(fā)動機是相同的,都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段,不同的是,在活塞式發(fā)動機中這4個階段是分時依次進行的,但在噴氣發(fā)動機中則是連續(xù)進行的,氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動機的各個部分,就對應著活塞式發(fā)動機的四個工作位置。

空氣首先進入的是發(fā)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(fā)動機,由于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范圍的,因而進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。

進氣道后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(nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機械能,帶動壓氣機旋轉(zhuǎn),在渦輪噴氣發(fā)動機中,平衡狀態(tài)下氣流在渦輪中膨脹所做的功等于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。

從渦輪中流出的高溫高壓燃氣,在尾噴管中繼續(xù)膨脹,以高速沿發(fā)動機軸向從噴口向后排出。這一速度比氣流進入發(fā)動機的速度大得多,使發(fā)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(fā)動機的推力也就越大。但是,由于渦輪材料等的限制,只能達到1650K左右,現(xiàn)代戰(zhàn)斗機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,讓未充分燃燒的燃氣與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2000K,可使發(fā)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(fā)動機的壽命,因此發(fā)動機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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