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噴氣推進(jìn)的原理大家并不陌生，根據(jù)牛頓第三定律，作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。噴氣發(fā)動機(jī)在工作時，從前端吸入大量的空氣，燃燒后高速噴出，在此過程中，發(fā)動機(jī)向氣體施加力，使之向后加速，氣體也給發(fā)動機(jī)一個反作用力，推動飛機(jī)前進(jìn)。事實上，這一原理很早就被應(yīng)用于實踐中，我們玩過的爆竹，就是依靠尾部噴出火藥氣體的反作用力飛上天空的。
8 \, K& B$ j3 L \! z! P 空氣首先進(jìn)入的是發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道，當(dāng)飛機(jī)飛行時，可以看作氣流以飛行速度流向發(fā)動機(jī)，由于飛機(jī)飛行的速度是變化的，而壓氣機(jī)適應(yīng)的來流速度是有一定的范圍的，因而進(jìn)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。在超音速飛行時，在進(jìn)氣道前和進(jìn)氣道內(nèi)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(jī)中的壓力提高倍數(shù)，因而產(chǎn)生了單靠速度沖壓，不需壓氣機(jī)的沖壓噴氣發(fā)動機(jī)。 3 `2 _ I. H# |
進(jìn)氣道后的壓氣機(jī)是專門用來提高氣流的壓力的，空氣流過壓氣機(jī)時，壓氣機(jī)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(jī)是氣流增壓的主要部件。
. {5 p6 Q4 f/ F- {8 k 從燃燒室流出的高溫高壓燃?xì)猓鬟^同壓氣機(jī)裝在同一條軸上的渦輪。燃?xì)獾牟糠謨?nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中，氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等于壓氣機(jī)壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。經(jīng)過燃燒后，渦輪前的燃?xì)饽芰看蟠笤黾樱蚨跍u輪中的膨脹比遠(yuǎn)小于壓氣機(jī)中的壓縮比，渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機(jī)進(jìn)口高很多，發(fā)動機(jī)的推力就是這一部分燃?xì)獾哪芰慷鴣淼摹?
: n, r# J5 \6 p- v6 O0 a" A從渦輪中流出的高溫高壓燃?xì)猓谖矅姽苤欣^續(xù)膨脹，以高速沿發(fā)動機(jī)軸向從噴口向后排出。這一速度比氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)的速度大得多，使發(fā)動機(jī)獲得了反作用的推力。 / ], `( i% X. t* z3 W2 P- f
一般來講，當(dāng)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(jī)的推力也就越大。但是，由于渦輪材料等的限制，目前只能達(dá)到1650K左右，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)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?xì)馀c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(dá)2000K，可使發(fā)動機(jī)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(jī)的壽命，因此發(fā)動機(jī)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。 - ]) ^: p; p( u3 H
隨著航空燃?xì)鉁u輪技術(shù)的進(jìn)步，人們在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了多種噴氣發(fā)動機(jī)，如根據(jù)增壓技術(shù)的不同，有沖壓發(fā)動機(jī)和脈動發(fā)動機(jī)；根據(jù)能量輸出的不同，有渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)、渦輪軸發(fā)動機(jī)和螺槳風(fēng)扇發(fā)動機(jī)等。
6 r, `! w, `. l噴氣發(fā)動機(jī)盡管在低速時油耗要大于活塞式發(fā)動機(jī)，但其優(yōu)異的高速性能使其迅速取代了后者，成為航空發(fā)動機(jī)的主流。 |
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發(fā)表于 2009-1-11 13:40:02
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