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航天發(fā)動機與殲擊機發(fā)動機的差別!

航天發(fā)動機與殲擊機發(fā)動機有差別，航天發(fā)動機可以用與殲擊機上么？: 問提問者：網友 | 2017-01-21

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航天發(fā)動機是為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。有3種類型：①活塞式航空發(fā)動機。早期在飛機或直升機上應用的航空發(fā)動機，用于帶動螺旋槳或旋翼。大型活塞式航空發(fā)動機的功率可達2500千瓦。后來為功率大、高速性能好的燃氣渦輪發(fā)動機所取代。但小功率的活塞式航空發(fā)動機仍廣泛地用于輕型飛機、直升機及超輕型飛機。②燃氣渦輪發(fā)動機。應用最廣。包括渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機，都具有壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪。渦輪螺旋槳發(fā)動機主要用于時速小于800千米的飛機；渦輪軸發(fā)動機主要用作直升機的動力；渦輪風扇發(fā)動機主要用于速度更高的飛機；渦輪噴氣發(fā)動機主要用于超聲速飛機。③沖壓發(fā)動機。特點是無壓氣機和燃氣渦輪，進入燃燒室的空氣利用高速飛行時的沖壓作用增壓。它構造簡單、推力大，特別適用于高速高空飛行。由于不能自行起動和低速下性能欠佳，限制了應用范圍，僅用在導彈和空中發(fā)射的靶彈上。壓氣機壓氣機的作用是將來自渦輪的能量傳遞給外界空氣，提高其壓力后送到燃燒室參與燃燒。因為外界空氣的單位體積含氧量太低，遠小于燃燒室中的燃油充分燃燒所需的含氧量。所以如果外界空氣不經過壓縮，那么發(fā)動機的熱力循環(huán)效率就太低了。在航空渦輪發(fā)動機上使用的壓氣機按其結構和工作原理可以分為兩大類，一類是離心式壓氣機，一類是軸流式壓氣機。離心式壓氣機的外形就像是一個鈍角的扁圓錐體。由于其迎風面積大，現(xiàn)在已經不在主流航空渦噴/渦扇發(fā)動機中使用了，僅在渦軸發(fā)動機中有一些應用。軸流式壓氣機因其中主流的方向與壓氣機軸平行而得名，它是靠推動氣流進入相鄰葉片間的擴壓信道來實現(xiàn)氣流增壓的。軸流式壓氣機具有體積小、流量大、效率高的特點，雖然軸流式壓氣機單級增壓比不大（約1.3～1.5），但是可以將很多級壓氣機葉片串聯(lián)起來，一級一級增壓，其乘積就是總的增壓比。軸流式壓氣機的這些優(yōu)點，使其成為現(xiàn)代航空渦輪發(fā)動機的首選。壓氣機的主要設計難點在于要綜合保證效率、增壓比和喘振裕度者三大主要性能參數(shù)滿足發(fā)動機的要求。壓氣機效率是衡量壓氣機性能好壞的重要指標，它反映了氣流增壓過程中產生能量損失的大小，如果效率太低，能量損失過大，壓氣機就是出力不討好。增壓比是指壓氣機出口氣壓與進口氣壓之比，這個參數(shù)決定了壓氣機給后面的燃燒室提供的“服務質量”的好壞以及整個發(fā)動機的熱力循環(huán)效率。目前人們的目標是提高壓氣機的單級增壓比。比如在GE公司的J-79渦噴發(fā)動機上用的壓氣機風扇有17級之多，平均單級增壓比為1.16，這樣17級葉片的總增壓比大約在12.5左右；而F-22的F-119渦扇發(fā)動機的壓氣機中，3級風扇和6級高壓壓氣機的總增壓比就達到了25左右，平均單級增壓比為1.43。但隨著壓氣機的增壓比越來越高，壓氣機喘振的問題凸顯了出來。喘振是發(fā)動機的一種不正常的工作狀態(tài)，是由壓氣機內的空氣流量和壓氣機轉速偏離設計狀態(tài)過多而引發(fā)的。喘振是發(fā)動機的致命故障，嚴重時可能導致發(fā)動機空中停車甚至發(fā)動機致命損壞。衡量發(fā)動機喘振性能的指標叫做“喘振裕度”，就是說發(fā)動機的進氣口流量變化多少會引發(fā)喘振，這個值一般都要求達到15％甚至20％以上。航空渦輪發(fā)動機性能要先進，穩(wěn)定工作范圍寬，首先要求喘振裕度要大，壓氣機工作點距離喘振邊界遠。其次，發(fā)動機抗畸變能力要強。進氣口的氣有時是不均勻的，尤其是飛機做大機動動作時，進氣道唇口氣流發(fā)生分離，造成壓氣機進口畸變，氣流不均勻。這時發(fā)動機的喘振裕度就會減小，加減速又會把一部分喘振裕度消耗掉，也可能造成停車，所以喘振裕度必須足夠，對畸變不敏感。導彈的尾焰也容易造成溫度場畸變，使發(fā)動機停車，所以要有武器發(fā)射防喘自動控制系統(tǒng)。早期的軸流式壓氣機多數(shù)為單轉子軸流式壓氣機，即各級壓氣機是裝在同一根傳動軸上、由同一個渦輪驅動并以相同轉速工作的。這種壓氣機結構比較簡單，但是當單轉子的發(fā)動機在工作中轉速突然下降時（比如猛收小油門），氣流容積容量過大而形成堵塞，從而導致前面各級（低壓壓氣機）葉片處于小流量大攻角的工作狀態(tài)。這時，就像飛機在大攻角飛行時出現(xiàn)失速一樣，氣流在壓氣機葉片后面開始分離，這種分離嚴重到一定程度，就會出現(xiàn)喘振。在單轉子軸流式壓氣機中，為了降低低壓部分在這種情況下的攻角，只好在壓氣機前加裝可調導流葉片以降低氣流攻角，或者在壓氣機的中間級上進行放氣，即空防掉一部分已經增壓的空氣來減少壓氣機低壓部分的攻角。為了提高壓氣機的工作效率并增加發(fā)動機喘振裕度，人們想到了用雙轉子來解決問題，即讓發(fā)動機的低壓壓氣機和高壓壓氣機工作在不同的轉速之下，這樣低壓壓氣機與低壓渦輪聯(lián)動形成低壓轉子，高壓壓氣機與高壓渦輪聯(lián)動形成高壓轉子。由于低壓壓氣機和高壓壓氣機分別裝在兩個同心的傳動軸上，當壓氣機的空氣流量和轉速前后矛盾時，它們就可以自動調節(jié)，推遲了前面各級葉片上的氣流分離，從而增加了喘振裕度。然而雙轉子結構的發(fā)動機也并不是完美的。在雙轉子結構的渦扇發(fā)動機上，由于風扇通常和低壓壓氣機聯(lián)動，風扇為了遷就壓氣機而必須在高轉速下運行，高轉速帶來的巨大離心力就要求風扇的葉片長度不能太大，涵道比自然也上不去，而涵道比越高的發(fā)動機越省油。低壓壓氣機為了遷就風扇也不得不降低轉速和單級增壓比，單級增壓比降低的后果就是不得不增加壓氣機的級數(shù)來保持一定的總增壓比。這樣一來壓氣機的重量就難以下降。為了解決壓氣機增壓比和風扇轉速的矛盾，人們很自然的想到了三轉子結構。所謂三轉子就是在雙轉子發(fā)動機上又多了一級風扇轉子。這樣，風扇、低壓壓氣機和高壓壓氣機都自成一個轉子，各自都有各自的轉速。因此，設計師們就可以相對自由地設計發(fā)動機風扇轉速、風扇直徑以及涵道比。而低壓壓氣機的轉速也就可以不再受風扇的掣肘。但和雙轉子發(fā)動機相比，三轉子發(fā)動機的結構進一步變得復雜。三轉子發(fā)動機有三個相互套在一起的共軸轉子，支撐結構更加復雜，軸承的潤滑也更加困難。三轉子發(fā)動機比雙轉子發(fā)動機多了很多工程上的難題，可是英國的羅爾斯·羅伊斯公司還是對它情有獨鐘。羅·羅公司的RB-211渦扇發(fā)動機上用的就是三轉子結構，轉子數(shù)量的增加帶來了風扇、壓氣機和渦輪的優(yōu)化。該型發(fā)動機裝備在許多型號的客機上。三轉子的RB-211與同一技術時期推力同級的波音747用雙轉子JT9D渦扇發(fā)動機相比，JT9D的風扇葉片有46片，而RB-211只有33片；壓氣機、渦輪的總級數(shù)JT9D為22級，而RB-211只有19級；壓氣機葉片JT9D有1486片，RB-211只有826片；渦輪轉子葉片RB-211是522片，而JT9D多達708片；但從支撐軸承上看，RB-211有8個軸承支承點，而JT9D只有4個。: 回答者：網友

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