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  • 1 # 白蕩湖光

    隨著人類社會的發展,活塞式發動機由於功率不足、高速效能不好等缺點,越來越不能滿足人們的出行和戰備需求。第二次世界大戰後,活塞式發動機漸漸退出了民航和軍機的主要舞臺,僅在農林機、無人機、公務機等輕型飛機和直升機上還有應用。隨之到來的便是航空發動機的第二個時代——噴氣時代。

    噴氣式發動機是一種直接反作用的推進裝置,低速的工質(空氣和燃料)經過增壓、燃燒後高速噴出,從而直接產生反作用力。與活塞式發動機相比,噴氣式發動機在重量和高速效能方面遠遠優於前者。其實早在1913年,法國工程師雷因·洛蘭就獲得了世界第一項噴氣式發動機專利,其工作原理為:空氣由進氣道進入,經供油系統後在燃燒室內燃燒,然後從推進噴管噴出產生推力。該原理與當今衝壓噴氣發動機十分相似,但受當時的材料工藝和製造水平所限而無法生產。

    噴氣式發動機的工作原理

    直到1937~1938年間,英華人惠特爾(Whittle)和德華人奧海因(Ohain)分別在雷因·洛蘭設計的發動機的基礎上,增加了壓氣機的設計,實現了對進入進氣道的空氣進行增壓,從而研製出了更加實用而高效的燃氣渦輪發動機。這類發動機主要由進氣裝置、壓氣機、燃燒室、燃氣渦輪和尾噴管組成。其工作原理為:空氣自進氣裝置進入發動機後,經壓氣機壓縮提高壓力,之後進入燃燒室與噴入的航空煤油混合後燃燒,形成高溫、高壓的燃氣,然後進入燃氣渦輪中膨脹做功,帶動渦輪高速旋轉並輸出驅動壓氣機和發動機其他附件所需的功率,而由燃氣渦輪噴出的燃氣則產生髮動機的推力。

    1939年8月27日,一架He-178裝備了由奧海因改進設計的HeS3B發動機,成功進行了人類首次噴氣飛行,就此宣告了噴氣飛行時代的開始。這款HeS3B發動機是對奧海因最初設計的HeS1型發動機的改良,臺架推力從265daN提高到了490daN。

    第二次世界大戰後,隨著科學技術日新月異的發展,在惠特爾和奧海因成功的基礎上,航空發動機中的燃氣渦輪發動機家族迅速壯大,渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機、渦輪風扇發動機和槳扇發動機等相繼出現,並憑藉其遠優於活塞式發動機的效能,至今依舊是推動航空器飛行的主力。另外,除了航空工業外,燃氣輪機還被廣泛應用於船舶和電力等行業,成為推動社會進步發展的重要引擎。

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