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渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理？

圖中“內(nèi)涵道”的渦扇目的是壓縮空氣，但是他們的轉(zhuǎn)數(shù)是否相同？網(wǎng)上搜到的結(jié)果是它們是分級(jí)壓縮，后一級(jí)比前一級(jí)空氣壓縮率要高，我覺(jué)得它們的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該不一樣，請(qǐng)哪位懂的人士給介紹一下？還有我想知道渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的具體工作原理: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-06-16

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渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)分支，從血緣關(guān)系上來(lái)說(shuō)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該算得上是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的小弟弟。從結(jié)構(gòu)上看，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)只不過(guò)是在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)之前（之后）加裝了風(fēng)扇而已。然而正是這區(qū)區(qū)的幾頁(yè)風(fēng)扇把渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)格的區(qū)分開(kāi)來(lái)。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)“小弟弟”仗著自已身上的幾頁(yè)風(fēng)扇也青出于藍(lán)?，F(xiàn)代的軍用戰(zhàn)斗機(jī)要求越來(lái)越高的機(jī)動(dòng)性能，較高的推重比能賦予戰(zhàn)斗機(jī)很高的垂直機(jī)動(dòng)能力和優(yōu)異的水平加速性能。而且在戰(zhàn)時(shí)，如果本方機(jī)場(chǎng)遭到了對(duì)方破壞，戰(zhàn)斗機(jī)還可以利用大推力來(lái)減少飛機(jī)的起飛著陸距離。比如裝備了F-100-PW-100的F-15A當(dāng)已方機(jī)機(jī)的跑道遭到部分破壞時(shí)，F(xiàn)-15可以開(kāi)全加力以不到300米的起飛滑跑距離起飛。在降落時(shí)可以用60度的迎角作低速平飛，在不用減速傘和反推力的情況下，只要500米的跑道就可以安全降落。更高的推重比是每一個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)飛行員所夢(mèng)寐以求的。但戰(zhàn)斗機(jī)的推重比在很大和度上是受發(fā)動(dòng)機(jī)所限--如果飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比小于6一級(jí)的話，其飛機(jī)的空戰(zhàn)推重比就很難達(dá)到1，如果強(qiáng)行提高飛機(jī)的推重比的話所設(shè)計(jì)的飛機(jī)將在航程、武器掛載、機(jī)體強(qiáng)度上付出相當(dāng)大的代價(jià)。比如前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的蘇-11戰(zhàn)斗機(jī)使用了推重比為4.085的АЛ-7Ф-1-100渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。為了使飛機(jī)的推重比達(dá)到1，蘇-11的動(dòng)力裝置重量占了飛機(jī)起飛重量的26.1%。相應(yīng)的代價(jià)是飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑只有300公里左右。而在民用客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和軍用的轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)方面。隨著新材料的運(yùn)用飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)作的越來(lái)越大，起飛重量也就越來(lái)越大，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力要求也越來(lái)越高。在高函道比大推力的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)之前，人們只能采用讓大型飛機(jī)掛更多的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法來(lái)解決發(fā)動(dòng)機(jī)的推力不足問(wèn)題。比如B-52G轟炸機(jī)的翼下就掛了八臺(tái)J-57-P-43W渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)的單臺(tái)最大起飛推力僅為6237公斤（噴水）。如果B-52晚幾年出生的話它完全可以不掛那么多的發(fā)動(dòng)機(jī)。在現(xiàn)在如果不考慮動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性，像B-52之類(lèi)的飛機(jī)只裝一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)也未嘗不可。而渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生就是為了順應(yīng)人們對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越高的推力要求而誕生的。因?yàn)樘岣邍姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)的推力最簡(jiǎn)單的辦法就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量。一、歷史在五十年代未、六十年代初，作為航空動(dòng)力的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)以經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?。?dāng)時(shí)的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)總增壓比以經(jīng)可以達(dá)到14左右，而渦輪前的最高溫度也以經(jīng)達(dá)到了1000度的水平。在這樣的條件下，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行部分的能量輸出以經(jīng)有了可能。而當(dāng)時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力要求又是那樣的迫切，人們很自然的想到了通過(guò)給渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)加裝風(fēng)扇以提高迎風(fēng)面積增大空氣流量進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。當(dāng)時(shí)人們通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，以當(dāng)時(shí)的渦噴發(fā)動(dòng)的技術(shù)水平，在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)加裝了風(fēng)扇變成了渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之后，其技術(shù)性能將有很大的提高。當(dāng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇空飛流量與核心發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量大至相當(dāng)時(shí)（函道比1:1），發(fā)動(dòng)機(jī)的地面起飛推力增大了面分之四十左右，而高空巡航時(shí)的耗油量卻下降了百分之十五，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率得到了極大的提高。這樣的一種有著渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法比及的優(yōu)點(diǎn)的新型航空動(dòng)力理所當(dāng)然的得到了西方各強(qiáng)國(guó)的極大重視。各國(guó)都投入了極大的人力、物力和熱情來(lái)研究試制渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)最初研制的道路上英國(guó)人走在了美國(guó)人之前。英國(guó)的羅爾斯·羅伊斯公司從一九四八年就開(kāi)始就投入了相當(dāng)?shù)木?lái)研制他們的“康維”渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。在一九五三年的時(shí)候“康維”進(jìn)行了第一次的地面試車(chē)。又經(jīng)過(guò)了六年的精雕細(xì)刻，一九五九年九月“康維MK-508”才最終定型。這個(gè)經(jīng)過(guò)十一年孕婦的難產(chǎn)兒有著當(dāng)時(shí)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)難以望其項(xiàng)背的綜合性能。“康維”采用了雙轉(zhuǎn)子前風(fēng)扇的總體結(jié)構(gòu)，函道比為0.3推重比為3.83地面臺(tái)架最大推力為7945公斤，高空巡航推力為2905公斤，最大推力時(shí)的耗油量為0.735千克/小時(shí)/千克，壓氣機(jī)總增壓比為14，風(fēng)扇總增壓比為1.90，而且英國(guó)人還在“康維”上首次采用了氣冷的渦輪葉片。當(dāng)康維最終定型了之后，英國(guó)人迫不及待的把他裝在了VC-10上！美國(guó)人在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)上比英國(guó)人慢了一拍，但是其技術(shù)起點(diǎn)非常的高。美國(guó)人并沒(méi)有走英國(guó)人從頭研制的老路，美國(guó)的普·惠公司利用自已在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)上的豐富的技術(shù)儲(chǔ)備，采用了以經(jīng)非常成熟的J-57作為新渦扇發(fā)動(dòng)的內(nèi)函核心發(fā)動(dòng)機(jī)。J-57是美國(guó)人從1947年就開(kāi)始設(shè)計(jì)的一種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，1949年完成設(shè)計(jì)，1953年正式投產(chǎn)。J57在投產(chǎn)階段共生產(chǎn)了21226臺(tái)是世界上產(chǎn)量最大的三種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)之一，先后裝備了F-100、F-101、F-102、B-52等機(jī)種。J-57在技術(shù)上也有所突破，他是世界上第一臺(tái)采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，由單轉(zhuǎn)子到雙轉(zhuǎn)子是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上的一大進(jìn)步。不光是核心發(fā)動(dòng)機(jī)，就連風(fēng)扇普惠公司也都是采用的以經(jīng)相當(dāng)成熟的部件，以被撤消了型號(hào)的J91核動(dòng)力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)葉片被普惠公司拿來(lái)當(dāng)作新渦扇的風(fēng)扇。一九六零年七月，普惠公司的JT3D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)誕生了。JT3D的最終定型時(shí)間比羅羅的康維只晚了幾個(gè)月，可是在性能上卻是大大的提高。JT3D也是采用了雙軸前風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，地面臺(tái)架最大推力8165公斤，高空巡航推力2038公斤，最大推力耗油0.535千克/小時(shí)/千克，推重比4.22，函道比1.37，壓氣機(jī)總增壓比13.55，風(fēng)扇總增壓比1.74（以上數(shù)據(jù)為JT3D-3B型發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)）。JT3D的用處很廣，波音707、DC-8用的都是JT3D。不光在民用，在軍用方面JT3D也大顯身手，B-52H、C-141A、E-3A用的都是JT-3D的軍用型TF-33?，F(xiàn)今世界的三大航空動(dòng)力巨子中的羅·羅、普·惠，都以先后推出了自已的第一代渦扇作品。而幾乎是在同一時(shí)刻，三巨頭中的令一個(gè)也推出了自已的第一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。在羅·羅推出“康維”之后第八個(gè)月、普·惠推出JT-3D的前一個(gè)月。通用動(dòng)力公司也定型了自已的第一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)CJ805-23。CL805-23的地面臺(tái)架最大推力為7169公斤，推重比為4.15，函道比為1.5，壓氣機(jī)增壓比為13，風(fēng)扇增壓比為1.6，最大推力耗油0.558千克/小時(shí)/千克。與普·惠一樣，通用動(dòng)力公司也是在現(xiàn)有的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)之上研發(fā)自已的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，被用作新渦扇的內(nèi)函核心發(fā)動(dòng)機(jī)的是J79。J-79與1952年開(kāi)始設(shè)計(jì)，與1956年投產(chǎn)，共生產(chǎn)了16500多臺(tái)，他與J-57一樣也是有史以來(lái)產(chǎn)量最高的三種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)之一。與J57的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不不同，J79是單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在J-79上首次采用了壓氣機(jī)可調(diào)整流葉片和加力全程可調(diào)噴管，J-79也是首次可用于兩倍音速飛行的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。通用動(dòng)力公司的CJ805-23渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的中一個(gè)決對(duì)另類(lèi)的產(chǎn)品，讓CJ805-23如此與眾不同的地方就在于他的風(fēng)扇位置。他是唯一采用后風(fēng)扇設(shè)計(jì)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。在五六十年代，人們?cè)谠O(shè)計(jì)第一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候遇到了很大的困難。首先是由于大直徑的風(fēng)扇與相對(duì)小直徑的低壓壓氣機(jī)聯(lián)動(dòng)以后風(fēng)扇葉片的翼尖部分的線速度超過(guò)了音速，這個(gè)問(wèn)題在當(dāng)時(shí)很難解決，因?yàn)闆](méi)有可利用的公式來(lái)進(jìn)行運(yùn)算人們只能用一次又一次的試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題。第二是由于在壓氣機(jī)之前多了風(fēng)扇使得壓氣機(jī)的工作被風(fēng)扇所干攏。第三是細(xì)長(zhǎng)的風(fēng)扇葉片高速轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的振動(dòng)。: 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