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  • 1 # 老鷹航空

    第二,民航機使用的渦扇發動機核心特性是燃油經濟效能和使用壽命,為了實現這種苛刻的價值要求,民用渦扇發動機的主要發展趨勢就是採用大涵道比的渦扇發動機,通俗的說,不是依靠核心機的高溫燃氣噴射產生推力,而是依靠核心機驅動大直徑的渦扇葉片組對吸入的空氣進行加壓噴出。這樣一來,氣流溫度得到降低,葉片、渦輪的工作環境溫度同樣得到降低,這就有利於延長這些部件的工作壽命。同樣的道理,透過對常溫空氣的加壓噴射,就降低了對高溫燃氣的需求,從而實現了節約燃油的目的。所以,民航機發動機尾部都是“低溫”空氣流。

    第三,軍用渦扇的核心特性是推力,為了實現大推力的輸出,一般會在核心機燃氣噴流的環節中引入二次燃燒,也就是所謂的“加力燃燒室”,透過向原來核心機高溫氣流噴入燃油,進行二次燃燒,再次增強這種高溫噴流的速度和壓力,從而獲得更大的推力。這種情況之下,就會經常看到戰鬥機在起飛時,發動機尾部拖著一條條“火龍”了。

    OK,關於問題就回答到這裡吧。

  • 2 # 紫龍防務觀察

    我們時常可以看見,客機的發動機尾部只會噴出熱浪,而軍用發動機則會經常噴出明亮的火焰。同樣都是渦扇發動機,為何視覺效果上差別如此之大?實際上,導致飛機噴火的可能性有三種:第一種是飛機放油。這種情況下,接近發動機噴口的噴油嘴噴出的燃油會被髮動機的高溫氣流點燃,從而形成龐大具有一定視覺效果的火焰。為什麼要進行噴油這麼浪費的操作?主要是因為一般飛機的降落重量都低於起飛重量,如果剩餘燃油太多則可能導致飛機太重磕斷起落架。

    第二種則是飛機發動機喘振,這是由於渦扇發動機的壓氣機葉片失速導致的。在這種情況下,客機和軍機的噴出口都能產生明亮的尾焰,這是由於壓氣機失效,進入的空氣突然減少,但是發動機還沒意識到從而導致油氣混合比過高,未燃盡的燃油直接噴出和氧氣混合後燃燒。這種情況下對發動機會產生很不利的影響,甚至可能直接讓發動機報廢。

    第三種情況則是當發動機開啟加力燃燒室後,沒有燃盡的燃油噴出後繼續燃燒導致的火焰。這種火焰觀賞性極強,並且通常都帶有壯觀的馬赫環,這是噴出氣流已經超過多倍音速的象徵。雖然這裡也是未燃盡的燃油在發動機外燃燒,但是由於是人為引發的可控燃燒,所以並沒有太多不利影響,甚至可以顯著提高發動機推力。

  • 3 # 我是建築工

    糾正一點:應該是戰鬥機發動機後面為何能噴出火焰,而其他發動機似乎並沒有噴出火焰。

    來一張航空發動機的剖面圖:

    目前航空發動機分為3個板塊,噴氣式發動機、渦輪風扇發動機、渦槳發動機,無論是哪一種發動機,其核心機部分都是相同的,不同的不是主要是外涵道,噴氣式發動機就是完全捨棄了外涵道,爆發力猛,但費油,能量轉換效率也不是很高,二代戰鬥機以前基本戰鬥機都用噴氣式發動機;為了提高效率,於是研發人員在噴氣式發動機前面加一個螺旋槳,最後面的高壓渦輪在高溫高壓氣體帶動下透過中軸的作用帶動前面壓氣機轉動同時,同時帶動這個螺旋槳一起轉動,但由於這個中軸速度實在太快了,於是還得在螺旋槳與中軸之間加一個齒輪一樣的減速器,這樣發動機的動力不但依靠自身燃燒室燃燒後噴出的高壓氣流,同時還有這個螺旋槳向後吹風,兩者一起作用產生推力,而這個推理以螺旋槳推力為主(大約在80%),噴氣推力為輔,這便是渦輪螺旋槳發動機了;螺旋槳向後吹出的高速氣流比較散亂,效率不夠高,於是設計師又將螺旋槳變小為風扇,發動機外面再整體加一個外殼將整個發動機包起來,這樣吹風的亂流就被這個外殼限制住統一向後噴,效率提高不少,這樣核心發動機與外殼之間形成了一個外涵道,於是就變成了渦輪風扇發動機,由於風扇的葉片變多且變小了,承受離心力自然也就更強了,這時候那個減速裝置也就省去了。

    而隨著科技的探索,渦輪螺旋槳發動機雖然推力大但效率不高,爆發性更低,而且螺旋槳帶動的氣流還呈現一個螺旋向後走的情況,這對飛機的控制有一點的風險,目前基本已經被淘汰了,也就只有無人機目前還在大量使用,主要是因為這個傢伙便宜,另外將螺旋槳安裝在無人機最後面,那個螺旋氣流自然也影響不大飛機的氣動了;而噴氣式發動機雖然爆發力強,可也實在太費油了點,目前戰鬥機領域同樣強調大航程,於是乎從三代戰機開始這種發動機也基本被淘汰了。

    而現在的主流發動機其實就是渦輪風扇發動機了,而且又分為了兩派,需要爆發力的採用小涵道比渦扇發動機,比如各國的戰鬥機等;需要大推力不要爆發力的則採用大涵道比的渦扇發動機,比如軍用大型運輸機、轟炸機以及民用客機、貨機等等,既然兩者的原理都相同,為什麼戰鬥機屁股後面就要冒火而其他飛機的發動機後面不冒火呢?

    這個就要說到加力燃燒室了,對於航空發動機核心機來說,其實燃燒室噴出燃油燃燒然後經過渦輪後基本就看不到火焰了,除非攝像機對著菊花拍攝進去,那樣就能看到藍色的小火苗,藍色也代表燃油燒得比較乾淨徹底,但是戰鬥機是強調爆發力、強調機動性的,比如在自己鎖定敵人需要發射導彈的時候是需要踩油門加速(其實油門是左手操作),這樣能給導彈一個不錯的初始速度,射程就會更遠,導彈的不可逃逸區就會變得更大;另外在敵人導彈來襲的時候,也要加大油門快速跑路,比如米格25就在以色列戰機發射的AIM-7麻雀導彈時就油門踩到底,然後以3馬赫的速度將導彈遠遠甩在了身後。可這些操作都不是主燃燒室能夠做到,畢竟主燃燒室產生的高溫高壓氣體還得透過渦輪消耗一部分能量,然後才噴出去,最多也就能將戰鬥機帶到高壓音速狀態(F22滾開點),這時候想要將產生更大的推力發動機就必須“開掛”了,這個“外掛”就是加力燃燒室。

    加力燃燒室在渦輪的後方,這個燃燒室可謂是簡單粗暴,噴出燃油與主燃燒室燃燒後剩下的一點點氧氣繼續燃燒,產生更高溫更高壓的氣體然後直接噴出去,噴出去東西多了自然推力也就更大了,於是我們就看到了戰鬥機拖著長長的尾焰飛行,這個過程看起來自然比沒有尾焰的戰鬥機更霸氣,因此攝影師們也更喜歡拍這種照片,搞得網路上到處都是這種拉著尾焰飛行的戰鬥機高畫質特寫,也搞得很多人都認為戰鬥機必須拖著尾焰才能飛行似的,其實這就是典型的誤導而已,戰鬥機大多數時候也都是看不到尾焰的。

    從低加力到全加力的過程轉變

    那麼看到這裡,可能有人會產生疑問了,為什麼有些戰鬥機尾焰時淺藍色,有些又是橘紅色呢?甚至這個問題慢慢的演變成 ‘為什麼中俄戰鬥機尾焰時淺藍色,而歐美戰鬥機是橘紅色呢?’於是很多人就認為是歐美戰鬥機更好的緣故了,這個答案無疑肯定是錯誤的,但同時也有一點點道理。剛才已經說了,淺藍色代表的是燃油燒得比較乾淨徹底,因此當看到尾焰為淺藍色就代表開的是低加力,這時候加力燃燒室噴出的燃油較少,而餘量的氧氣還比較充足,燃燒就充分,於是就是淺藍色,相反看到橘紅色代表加力開滿,噴出燃油較多而氧氣已經不夠將全部燃油燃燒掉了,於是就呈現出橘紅色了,兩種顏色代表加力燃燒室兩種不同的狀態。那麼為什麼又說有一點點道理呢?這個主要是考慮到渦輪材料問題,說白點發動機主要考驗的就是渦輪葉片的材料,能不能在超高溫超高壓這種惡劣環境下承受5~10噸的離心力(是不是很可怕),而溫度最高部分又在前渦輪部分,基本也就是前3排的渦輪葉片,這個渦輪葉片非常考驗國家的材料極限水平,而目前這個材料技術美國第一,歐洲第二,俄羅斯第三,第二和第三差距很小,最近這些年我們看戰鬥機的WS-10(A、B、C)、直升機渦軸-9的問題都解決了,渦扇-19中推也發展起來了,其實就是這個材料瓶頸突破後的一次爆發,這個水平基本趕上了歐洲水平甚至略微比人家的技術還高那麼一點點,至於WS-15為何總是“雷聲大雨點小”,估計也就是卡在渦輪前三排葉片上。廢話說得有點多了,言歸正傳,正是美國和歐洲在發動機渦軸葉片上要比中俄強,於是他們在開加力燃燒室的時候就更大膽一點,自然橘紅色尾焰就看得多了,而且美國很多高檔發動機的渦輪葉片都是整塊靠機床慢慢切削出來的,這樣就少了連線構件,能讓渦輪減重達到30%,而且整體受力更強,而中俄的機床,哎......

    俄羅斯的AL-31發動機的渦輪葉片材料本來就差一些,為了不被美國在推力方面甩開差距,於是就就在材料使用上有限度的超負荷執行,這樣推力追上了美國的F-110、F-100發動機,可是超負荷運轉的壽命就差了一大截,本身就超負荷運轉了,自然在開加力的時候就更得悠著點了,中國之前同樣以進口俄羅斯的AL-31FN發動機為主,於是兩者更多被拍出來的就是藍色火焰的低加力狀態了。

    說到這裡,可能又有小夥伴會問:加力燃燒室在渦輪後邊,他又不經過渦輪部分,這給渦輪會造成什麼傷害呢?這個傷害可謂是非常巨大,因為經過渦輪的氣流溫度本來就是超高溫超高壓,此時再加一個加力燃燒室造成更超高溫和更超高壓,而渦輪葉片本來就被壓榨到極限邊緣工作,而加力燃燒室一啟動一下子讓後幾排渦輪不堪重負,如果開著滿加力狀態飛行,一般1架戰鬥機也就不到10分鐘時間就會將整個發動機的渦輪葉片開裂甚至斷裂報廢,當年米格25雖然開著加力逃脫了導彈,可降落後檢查發動機已經完全報廢,這個傷害大不大?另外加力燃燒室開啟後超級費油,尾焰就代表燃氣在空氣中燃燒,大量的能量其實就白白的浪費在空氣中了,尤其是滿加力的時候。

    正常飛行的戰鬥機是沒有尾焰的

    以上便是強調爆發力的戰鬥機對小涵道比發動機的需求了,尾焰實則是開啟加力燃燒室產生的效果,戰鬥機平時是不會這麼敗家的,因此絕大多數情況壓根看不到尾焰。而對於大型飛機來說,他們更多地考慮的是大航程,省油才是王道,因此他們裝備的都是沒有爆發力可言的大涵道比發動機,這種發動機外涵道吹出去的氣流佔據了發動機總推力的70~80%,因此他們壓根就不需要加力燃燒室這種東西(這時候圖160、圖22又該站出來罵了),遇到戰鬥機截殺有加力燃燒室又有何用呢?還不是妥妥的被擊殺,沒有加力燃燒室自然就看不到尾焰了。

  • 4 # 成929

    戰鬥機一般都有加力燃燒室,簡單說就是在渦輪後室用加力噴嘴噴油既後燃燒室助燃,使發動機推力大增,但油耗相當高,只有過載緊急起飛等情況才使用,另一個是戰鬥機渦扇發動機的函道比和民航機和運輸機比通常要小得多,民航機一般扇的推力能在總推力的百分之六十以上,所以其排氣溫度是不一樣的。個人觀點。

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