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1 # 俺不講武德
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2 # 航空科普
艦載燃機基本工作原理:燃氣輪機是以空氣為介質,靠高溫燃氣推動渦輪機械連續做功的大功率、高效能動力機械。它主要是由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成,再配以進氣、排氣、控制、傳動和其他輔助系統。當燃氣輪機機組起動成功後,燃氣輪機就會開始進入穩定的熱力學迴圈過程。壓氣機連續不斷地從外界大氣中吸入空氣並增壓,被壓氣機多級增壓後的空氣,一方面氧氣密度較高有利於組織燃料燃燒,另外一方面空氣受到壓氣機做功,這個過程可以認為是壓氣機動能向空氣熱能和勢能的轉換,被壓縮後的空氣溫度升高有利於與燃料進行更猛烈的化學反應(化學反應速度和程度與溫度成正比),更大的膨脹比也有利於壓縮空氣燃燒後釋放更大的能量。壓縮空氣從壓氣機出來後即進入燃燒室,首先會在燃燒室進口被噴入燃料進行摻混,然後就會點火燃燒。這個過程可以認為是燃料化學能向空氣熱能和勢能的轉換,在短短几十釐米的距離內空氣的溫度上升數百甚至上千度,壓力也會激增。高溫高壓的燃氣從燃燒室出口噴出,就開始膨脹,在膨脹的同時推動渦輪葉片做功。這個過程就是燃氣熱能和勢能向動能的轉化。渦輪將燃氣的能量轉化為動能後,一方面用於壓氣機壓縮空氣持續進行熱力學迴圈,另外一方面由主軸將轉子的扭矩輸出,經過減速器減速以後用於推動軍艦。整個熱力學迴圈完成使得燃氣輪機實現了燃料化學能向機械能轉換的最終目的。
燃氣輪機的工作原理與渦輪噴氣發動機基本類似
艦載燃機優缺點:在軍艦動力方案選擇上,燃機輪機的主要競爭對手是艦用柴油機和艦用蒸汽輪機,但是由於燃氣輪機先天優勢與軍艦動力系統效能要求更為吻合,燃氣輪機成為了各國軍艦動力系統發展的唯一選擇。
燃氣輪機第一個優勢是功率密度極大。一般情況下,同等功率的燃機體積是柴油機的三分之一到五分之一,是蒸汽輪機的五分之一到十分之一左右。這是由於燃氣輪機本身精巧的連續轉動熱力學迴圈結構造成的,而柴油機必須進行復雜的往返活塞運動並且要使用多個氣缸實現能量轉換,蒸汽輪機雖然在輪機部分類似於燃機,但是其需要將燃料化學能首先在鍋爐裡轉化為水蒸氣的機械能,這套龐大的鍋爐結構使得蒸汽輪機在體積和重量方面基本被排除在高效能水面艦艇動力系統選擇之外。這給空間本來就緊張的軍艦很大的空間裕度。燃氣輪機的第二個優勢是啟動速度快。雖然燃機的轉速是三種動力系統中最高的,但是由於整個轉子十分輕巧,在啟動機幫助下在1-2分鐘就可以達到最高轉速。而柴油機由於轉子運動源於活塞的往復,加速較慢,蒸汽輪機更是“反應遲鈍”,由於整個能量轉化鏈很長,從點火到加熱水蒸氣再到推動輪機轉動是個非常漫長的過程,整個系統達到最高功率輸出可能需要長達一小時的時間。對於軍艦來講,在執行作戰任務時,時間就是戰鬥力,啟動速度和加速效能都是非常關鍵的指標。因而選擇燃機更符合任務特性的需要。燃氣輪機第三個優勢是噪聲低頻分量很低。由於燃氣輪機本身處於高速穩定轉動當中,產生的噪聲更多是高頻嘯聲。而柴油機的活塞往復產生了大量低頻機械振動噪聲,恰好迎合了海洋容易傳播低頻噪聲的特點,導致軍艦容易被敵方聲納探測。所以柴油機動力尤為不適合給反潛軍艦作動力系統。當然,燃氣輪機也絕對不是十全十美的。由於其自身轉速較高,非常不利於軍艦低速航行時的工作狀況,導致軍艦低速航行耗油高、易停車。為了解決這個問題,各國採用了各種動力搭配方案。將各種動力系統有機的結合在一起。比如柴燃交替,就是低速使用柴油機,中高速使用燃機,柴燃聯合就是高速時柴油機和燃機一起輸出功率並且透過一個功率合成系統將功率分配到螺旋槳上。目前艦船動力的熱點是全電動力,不管是柴油機還是燃機,他們的功率都用於發電,然後使用一個全艦電力分配網路為軍艦提供動力和各種裝置的電力。
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3 # 魑魅涅槃
軍艦上採用燃氣輪機動力裝置為推進動力的軍艦,雖然名字叫做燃氣輪機,但其是由飛機用的渦扇發動機改進而來的,和飛機發動機的核心部件是相似的,都是透過有很多葉片的壓縮機將空氣壓縮加速後在燃燒室與燃油混合做功,做功後的高溫高壓燃氣透過渦輪葉片將熱能轉換為動能,輸出軸功率帶動螺旋槳前進的。
像一般我們看到的軍艦隻能看到煙囪排氣,看不到進氣口在哪?其實你自己看煙囪的話,會發現煙囪周圍有很多百葉窗,這些百葉窗大多都是發動機的進氣口,當然也有極個別單獨設定發動機進氣口。
不過像軍艦、坦克用的燃氣輪機不像飛機發動機一樣那麼嬌貴,只能喝航空燃油。這些工業燃氣輪機柴油,煤油酒精等普通燃料都可以作為燃料來使用,你加香水也應該是可以的。
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4 # 法之魄
燃機的氣就是空氣,經過入口過濾器過濾後由壓氣機升壓,進入燃燒室和燃料混合後燃燒,產生的高溫高壓燃氣進入透平做功,產生動力,一般70%的輸出功率消耗在帶動壓氣機壓縮空氣的過程中,另外的可以輸出帶動螺旋槳轉動,驅動艦船前進。
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船用燃氣輪機是現代艦船上的一種重要的動力裝置, 它是將空氣先經壓縮機加壓,然後,通入燃燒室。燃油在燃燒室燃燒,產生高溫燃氣,再進入渦輪機,衝擊渦輪機上的葉片,使渦輪機高速轉動,帶動推進機工作。燃氣輪機不需要鍋爐,重量輕、體積小、功率大,可作為大型艦船的主機