涡喷和涡扇发动机的区别,涡喷和涡扇的区别是什么(涡扇和涡喷发动机有什么区别)
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1、涵道比越大越省油?涡扇和涡喷发动机有什么区别?
所谓涡扇发动机,就是涡轮风扇发动机,也被称为内外涵道喷气发动机,这是一种使用燃气推动涡轮的航空发动机,主要特点很明显,其首级扇叶的面积非常大,大过涡轮喷气发动机很多。
发动机中,空气通过的涡轮发动机的通道被称为内涵道,而经由内涵道涡轮驱动首级增压扇叶推动空气经过的外侧部分被称为外涵道。显然增多扇叶以及增压能够同时获得螺旋桨和压缩空气所带来的好处,将部分吸入的空气通过发动机外围的外涵道直接流过从而增大推力。内外涵道的同时作用下,产生的效果相当于同时具有涡轮螺旋桨和涡轮喷气推进发动机的双重推力。
要了解涡扇发动机的具体优点,肯定要先从涡轮螺旋桨发动机和涡轮喷气发动机讲起。
涡轮螺旋桨发动机的原理大致与以活塞发动机为动力来源的传统发动机类似,都是靠螺旋桨旋转时带动空气流动从而获得飞机前进的推进力。大体上大同小异,区别主要在驱动螺旋桨中心轴的动力来源不同,还有就是涡桨发动机的燃气涡轮通常是以恒定的速率运转,而活塞动力的螺旋桨则会依照发动机的转速不同而有转速高低的变化。
而涡轮喷气发动机似乎更容易理解,其完全就是利用高温高压的燃气气流来产生推力,虽然工作效率高,飞行速度快,但油耗非常高,经济性也差上一截。涡喷发动机适合航行的范围很广,从低空低亚音速到高空超音速飞机都广泛应用。前苏联的战斗机米格-25高空超音速战机即采用米库林-图曼斯克设计局的涡喷发动机作为动力,曾经创下3.3马赫的战斗机速度纪录与37250米的升限纪录。
回到话题上来,两者技术思路结合的涡扇发动机从外观上看十分粗大,但事实上只有中间部分是靠喷气推进,而其它位置全都是靠扇风推进,这样子的动力均衡分配,单位推力小时耗油率比纯涡轮喷气佳,也比纯涡桨飞行速度快。
但是涡扇发动机高超音速飞行时其受到附面层影响,使其低气压高空与超音速下推力重量不佳。于是乎,涡扇发动机最适合飞行速度为每小时400至2000公里时使用(即中低速到1.6马赫的超音速),故此现在多数的喷气机发动机都是采用涡扇发动机作为动力来源,更快的机型就不适合使用涡扇发动机了,反而应该选择性能强大的涡喷发动机。
涡轮风扇发动机的涵道比是单位时间内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。涵道比越小,飞机越依靠喷气推进,而涵道比越大,飞机就需要依赖通过外涵道的气流飞行。涵道比为零的涡扇发动机即是涡轮喷气发动机,早期的涡扇发动机和现代战斗机使用的涡扇发动机涵道比都较低,而现代的多数民航客机为了省油,发动机的涵道比越来越大,通常都在5以上,跟使用螺旋桨飞行其实是差不多。涵道比高的涡轮风扇发动机耗油较少,但推力却与涡轮喷气发动机相当,且运转时还宁静得多,更适合民用飞机。
那么想提高飞行速度,民航客机就需要换装更小的涵道比飞机,增加油耗和喷气量来获得更好的推进效果,而相应带来的就是更大的油耗和跟大的噪音,例如协和飞机这款曾经的超音速客机,可以说就几乎完全利用喷气飞行,但运营成本过高,如今早已停飞。
不管怎么说,不同涵道比的涡扇发动机各有利弊,但不能否认的是涡扇发动机绝对是人类航空工业的精华。
2、涡喷和涡扇发动机的区别:涡喷和涡扇的区别是什么
涡喷和涡扇的区别是什么
涡喷和涡扇的区别是涵道不同:涡喷只有一个涵道;涡扇有两个涵道。涡喷在燃烧室前只有压气机,而涡扇除了压气机还有风扇。对于涡扇流入发动机的空气一部分流入外涵道,一部分进入燃烧室,而涡喷全部进入燃烧室。涡喷发动机的推力是由喷管排气产生的,但是排出的这股气流还有很高的速度、温度和压力。涡扇发动机前部设置风扇,利用风扇排气产生推力。发动机是一种能够把其他形式的能转化为机械能的机器,既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器。
涡喷发动机和涡扇发动机有什么区别?
涡喷和涡扇发动机的工作原理是相同的,均是通过压气机对来流进行压缩增加内能,在燃烧室燃烧后经尾喷口向外喷出产生推力。而燃气在经过尾喷口之前,对涡轮做功,进而通过轴将功传递给压气机,使发动机连续工作。
区别在于,涡扇发动机在涡喷发动机的基础上增加了几级低速压气机,同时,这几级压气机直径大于压气机,称为风扇。
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涡喷和涡扇的区别?他们的工作原理是什么?
涡喷最简单,根据牛顿第三定律——作用力等于反作用力,涡喷发动机把燃烧后的高温高压气流以很高的速度排出喷管,相应地获得一个向前的推力。涡扇和涡桨就复杂一点了,其推力组成除了喷管排气的推力,还要加上前面风扇或螺旋桨向后吹风产生的拉力。
更详细地说起来,就不能不提到我们平常所说的“涡喷费油,涡扇次之,涡桨省油”。如前所述,涡喷发动机的推力是由喷管排气产生的,但是排出的这股气流还有很高的速度、温度和压力。当气流喷出喷管后,其中残余的热能、动能和压力能就不能对发动机总推力有任何贡献,所以浪费了燃油,这种浪费是十分惊人的。涡喷发动机的优点在于:一方面,由于其迎风面积小,故总体阻力较小,雷达反射面积也相应减少,适合应用于主要在地面引导下遂行国土防空任务的高空高速截击机上。另一方面,随着超视距空战的发展,对战斗机高速巡航性能的重视又有所回升,而阻力较小的涡喷飞机可以较容易地实现超音速巡航。
涡扇发动机则不同。设计师们在涡扇发动机上采取了几点措施,有效地利用了排气中的残余能量。首先,在发动机前部设置风扇,利用风扇排气产生推力。这个风扇需要由后边的涡轮驱动,当燃气冲击涡轮,驱动前部风扇的时候,由于其对涡轮做功,气流的温度、速度和压力都有所下降,这就降低了排气的能量损失。其次,在军用涡扇发动机上,外涵道来流(风扇排气)在加力燃烧室与高温燃气混合,被其加热、加速、增压,混合后排气的总体温度、速度和压力进一步下降,但此时的总排气质量上升,大幅度增加了总推力。在目前,只要设计上需要,涡喷发动机能达到的技术指标,涡扇发动机几乎都能达到,由于耗油率显著降低,在航程上又具有涡喷发动机无法比拟的巨大优势,所以当今世界上的先进战斗机均采用小涵道比的大推力涡扇发动机。
涡扇发动机
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。与涡轮喷射比较,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後推。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,故此现在多数的飞机引擎都是采用涡扇作为动力来源。
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射引擎。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,但推力却与涡轮喷射引擎相当,且运转时还宁静得多。
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