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1 # 溺水的章魚
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2 # 紙上的宣仔
題主所說的航空發動機是噴氣式發動機吧。噴氣式發動機本質上也是一種內燃機,遵從布萊頓迴圈,其完整的熱力迴圈由絕熱壓縮過程、定壓加熱過程、絕熱膨脹過程和定壓放熱過程組成。
至於為什麼燃料和空氣混合燃燒膨脹後只向後面噴射,其實是因為發動機在穩定迴圈時,內部壓力場分佈以及壓氣機轉動方向阻礙了燃氣向前噴射,別無選擇的燃氣只能是在推動渦輪旋轉後向後噴出去。我們來看看噴氣式發動機的迴圈過程就知道了。
上圖是一個渦輪噴氣式發動機,我們就以它為例講講如何迴圈。首先空氣從進氣道被壓氣機(Compressor)吸入,然後,要經過十幾級的壓氣機渦輪,空氣壓力逐級增大,由於空氣被壓縮,因此涵道也是不斷變窄的,並在壓氣機最後一級達到最高,這個過程相當於絕熱壓縮;經過壓氣機後,在擴散段(Diffuser)被燃燒室的高溫加熱後壓力變的更定,並與燃料混合燃燒,這個相當於定壓加熱;燃氣在燃燒室燃燒後沿著錐形的燃燒室迅速膨脹,這個相當於絕熱膨脹過程;經過渦輪後的廢氣向後排出噴管。渦輪的轉動帶動傳動軸高速旋轉,又驅動前方的壓氣機繼續轉動壓縮空氣,形成穩定迴圈。
在這一過程中,壓氣機和擴散受到空氣的反作用力,按照圖上的分別是19049磅和2186磅,而在燃燒室受到的燃料燃燒產生的高溫膨脹產生向前的推力是34182磅,這部分是最大的。但是不要得意,燃氣的膨脹其實是各個方向都有的,高溫燃氣向後膨脹就會推動渦輪作用,這時產生的推力是向後的,達到了41091磅。經過燃氣渦輪後對尾噴口還有一個部分向後的推力5587磅。完全噴出尾噴口後,由於反衝原理,還會在產生一個向前的力,即那個2419磅的推力。所以綜合算下來,發動機受到向前的淨推力是:19049+2186+34182+2419-41091-5587=11158磅。
發動機實際對應的布萊頓迴圈過程
瞭解了噴氣式發動機的迴圈後,我們再來看發動機內部的壓力場分佈。透過布萊頓迴圈我們可以知道,絕熱壓縮其實是一個不可逆的過程,所以從原理上,要想實現迴圈,就必須是空氣單向從前段吸入,逐級壓縮變為高壓,或者換句話說,壓氣機的轉動方向要始終保持一個方向。看下圖,空氣在進氣前壓力最小,到高壓壓氣機最後一級時壓力最大,根據像一堵牆一樣擋在。根據流體力學的原則,流體總是從壓力的大地方向壓力小的地方流動,這個原則就保證了燃氣不會從前面的壓氣機洩露出來。
當然了,以上只是拿比較簡單的單級傳動的渦輪噴氣發動機舉例,實際上現在用的渦輪噴氣和渦扇發動機都是二級傳動的,也就是分為低壓壓氣機,低壓渦輪,高壓壓氣機,高壓渦輪。雖然是靠一份傳動軸,但低壓件和高壓件轉速並不一致,低壓壓氣機和低壓渦輪轉速相同,高壓壓氣機和高壓渦輪轉速相同。
二級傳動的渦輪噴氣發動機
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3 # 嚮往埃及
燃燒室之前的壓力既壓氣機出口壓力是25個以上,高則35個以上,而燃燒室後的壓力只有8個以下,只能往後噴,就這麼簡單。
回覆列表
因為空氣壓力,用燃料火焰加熱空氣使空氣膨脹從尾部噴出高壓空氣獲得向前的動力。
說白了就是一個內燃機,只不過把活塞換成直接噴射的了。
圖解: