-
1 # 使用者774056550451
-
2 # 使用者804386860247
既然你說的戰鬥機開加力,那麼問題不外乎兩個,燃油消耗和持續時間。
首先,一般而言開加力是指對噴氣發動機而言,無論是渦扇和渦噴(渦槳發動機可以視為渦扇發動機的變型)。活塞發動機也有開加力一說,也就是往燃燒室裡噴酒精或者噴水,但是現役戰鬥機基本都是噴氣式的,所以不在闡述之列。
渦噴發動機的結構為壓氣段(低壓段加高壓段),燃燒室,做功渦輪,排氣段。整個氣流路徑成為內涵道。渦扇發動機比渦噴發動機在內涵道外多了一個外函道,藉助增大直徑的低壓段壓氣機葉片產生向後的壓縮空氣推力。因此在相同的油耗情況下,能夠獲得比渦噴更大的推力。或者反過來說相同推力情況下則更經濟。缺點就是結構更復雜,直徑和重量更大。但是藉助現代先進冶金技術和製造工藝,渦扇發動機的優點(省油、大推力)遠遠超過缺點。目前最先進的F119-PW-100小涵道比渦扇發動機的推重比達到了10以上。也就是說,該發動機可以產生十倍於自身重量的推力。
戰鬥機在作戰時,因為戰術需要,有時需要以最大速度迅速抵達戰區,或者迅速搶佔能量高點。因此在軍用最大推力以外,還需要透過開加力來獲得瞬時的速度。每一種型號的噴氣發動機在設計時,都有開加力的功能。開加力的原理就是當噴氣發動機執行時,往燃燒室後部,做功渦輪之前的內涵道內噴入額外的霧化燃料,藉助燃燒室排出的燃氣點燃。因其燃燒膨脹做功產生額外的推力,並促使做功渦輪加速,帶動前端兩級壓氣機吸入更多的空氣。由於開加力做功的部分是在燃燒室之後,因此俗稱後燃或者補燃。這一段發動機結構往往會經過加強,又稱為加力燃燒段。
當噴氣發動機開加力時,其燃料消耗至少是正常情況下的兩倍,相應的戰鬥機的航程也會隨之降低。以上述F119-PW-100為例,非加力油耗0.75-0.8Kg/小時Kg推力,而加力油耗1.8Kg/小時Kg推力。同時,由於開加力對急劇增加發動機內涵道後燃段的溫度和壓力,以及核心渦輪的轉速,因此開加力會縮短髮動機壽命。俄系噴氣發動機允許開最大加力時間一般不得超過兩分鐘,西方噴氣發動機允許開最大加力時間一般不得超過五分鐘。超過後有可能因為發動機部件受應力超過屈服強度而發生裂縫、斷裂等嚴重問題。而且開加力後的發動機在著陸後都要對渦輪葉片和燃燒室進行詳細檢查。所以,戰鬥機一般只在過載起飛(尤其是艦載戰鬥機)或者作戰時才開加力,開也不是一下子開足,而是根據需要決定。現代飛機的電控系統可以根據需要精確的控制開加力程度,也就是燃油使用效率更高。
三代及以下的噴氣飛機使用軍用最大推力並不能達到超音速,也就是說,即便像F15這樣的雙發重型戰機,也需要開加力才能超過音速。而四代機得益於所裝備的噴氣發動機的推重比提高,在不開加力的情況下依靠軍用推力就能達到1.5M的超音速水平。這也是四代機的重要指標之一。
回覆列表
發動機在短時間內推力超過最大工作狀態的過程。發動機加力可縮短飛機起飛滑跑距離。軍用機在作戰時可藉以增大飛行速度、爬升率和機動性。發動機靠增大排氣流量和排氣速度來實現加力。常用的加力方法有: ①增加主燃燒室供油量:提高渦輪前燃氣溫度和發動機轉速,使透過發動機的氣流流量和排氣速度增大。這種方法可使推力增大15%~20%,但渦輪葉片應力增加,只適用於應急情況下工作2~3分鐘。 ②復燃加力(補燃加力):從燃燒室排出的已燃氣體中還剩有相當多的氧,可以將其引入渦輪後面的加力燃燒室中再次噴油進行補燃,以提高排氣溫度,使排氣速度增大。補燃後的燃氣溫度可達2000K,甚至更高。復燃加力時必須相應放大噴管的喉道面積,以保證補燃後的燃氣順利流出發動機,而不影響渦輪和壓氣機的工作狀態。衡量加力效果的指標是加力比(加力的推力和不加力的最大推力之比)。地面靜態試車時加力比約等於加溫比的平方根。例如,燃氣在噴管完全膨脹時,渦輪噴氣發動機加力的最大排氣溫度為2000K,不加力為1000K,則加力比約為1.41,即可增加推力41%,在飛行時將增加更多。復燃加力可以大幅度增加推力,而結構簡單。現代殲擊機大都採用這種加力方法。發動機加力工作狀態只能在短時間內使用,因為加力要比不加力耗油率大一倍以上。 ③管道燃燒加力:在風扇後的外涵管道燃燒室中噴油燃燒(見渦輪風扇發動機)。 ④噴射液體加力:向壓氣機進口或燃燒室噴射容易汽化的液體,例如水和甲醇的混合液。噴射的液體在壓氣機內蒸發吸熱,使被壓縮的空氣溫度降低,在同樣轉速下壓氣機增壓比和空氣流量增大,故推力增加。當供水量和供油量之和為不加力供油量的3~5倍時,推力僅增加 8%~15%。噴射液體加力的效果不夠顯著。採用這種加力方法要求飛機額外裝載足夠數量的液體和整套供液系統,故不如復燃加力應用廣泛。