涡扇和涡喷发动机

1、涡扇和涡喷发动机介绍涡扇和涡喷发动机介绍discover2040discover2040 要发展一个国家的航空事业，关键的核心就是要看这要发展一个国家的航空事业，关键的核心就是要看这个国家的航空发动机水平的高低。飞机的飞行是要靠强大个国家的航空发动机水平的高低。飞机的飞行是要靠强大的动力系统的推进才能起飞的，没有了发动机那么飞机就的动力系统的推进才能起飞的，没有了发动机那么飞机就是一堆可供人观赏的废品。因此，航空发动机水平的发展是一堆可供人观赏的废品。因此，航空发动机水平的发展是衡量一个国家是否成为大国的重要标志。它不仅仅是一是衡量一个国家是否成为大国的重要标志。它不仅仅是一个国家军事实力的重

2、要标志之一，更重要的也是一个国家个国家军事实力的重要标志之一，更重要的也是一个国家科技水平的重要标志之一。科技水平的重要标志之一。 因此，可以毫不犹豫的这样说：因此，可以毫不犹豫的这样说：“一个国家的科技水一个国家的科技水平的发展需要航空事业，一个国家的军事力量需要靠先进平的发展需要航空事业，一个国家的军事力量需要靠先进的航空事业做后盾。在战争中，是否拥有制空权还是要靠的航空事业做后盾。在战争中，是否拥有制空权还是要靠航空事业，而航空事业发展的核心又在于航空发动机的发航空事业，而航空事业发展的核心又在于航空发动机的发展水平的高低。展水平的高低。”所以说，航空发动机对发展航空事业是所以说，航空发

3、动机对发展航空事业是至关重要的。至关重要的。引引 言言 航空发动机是飞机航空发动机是飞机性能、性能、可靠性和成本可靠性和成本的的决定性因素决定性因素。 发动机加燃油的重量占飞机发动机加燃油的重量占飞机起飞总重的起飞总重的40%40%60%60%，其寿命期，其寿命期费用占整个飞机的费用占整个飞机的20%20%40%40%。 推进技术的发展，使飞机的推进技术的发展，使飞机的性能和任务能力取得重大突破。性能和任务能力取得重大突破。 早期研制推力为早期研制推力为11T11T的的涡喷发动机费用与涡喷发动机费用与“阿波罗阿波罗”登月飞船第一级助推火箭发登月飞船第一级助推火箭发动机研制费用相当。动机研制费用

4、相当。8080年代年代10T10T级涡扇发动机研级涡扇发动机研制费用为制费用为10101515亿美元；亿美元； 航空发动机的价格和航空发动机工业产值航空发动机的价格和航空发动机工业产值分别占飞机和航空工业的分别占飞机和航空工业的20%20%30%30%。 据估计据估计1998199820072007年航空发动机销售和维年航空发动机销售和维修市场总值为修市场总值为35003500亿美元。亿美元。 先进的发动机技术对保持先进的发动机技术对保持军事和商业军事和商业竞争竞争优势发挥着重要作用。优势发挥着重要作用。 把优先发展发动机技术作为国策，制定长把优先发展发动机技术作为国策，制定长远的、高投入的发

5、动机技术发展计划，并严远的、高投入的发动机技术发展计划，并严禁向别国转移发动机技术。禁向别国转移发动机技术。美国莱特兄弟实现了人类历史美国莱特兄弟实现了人类历史上首次有动力飞机的飞行，他们上首次有动力飞机的飞行，他们的发动机只输出的发动机只输出8.95 kW8.95 kW的功率，的功率，重量却有重量却有81 kg81 kg，功重比为，功重比为0.11kW/daN0.11kW/daN。发动机通过两根自。发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直行车上那样的链条，带动两个直径为径为2.6m2.6m的木制螺旋桨。的木制螺旋桨。 航空发动机的发展历程航空发动机的发展历程 航空发动机的历史大致可分为两

6、个时期航空发动机的历史大致可分为两个时期第一个时期第一个时期: :从首次动力飞行开始到第二次世界大战结束。从首次动力飞行开始到第二次世界大战结束。在这个时期，活塞式发动机统治了在这个时期，活塞式发动机统治了4040年左右。年左右。特别是在两次世界大战的推动下，发动机的性特别是在两次世界大战的推动下，发动机的性能提高得很快，能提高得很快，功率从不到功率从不到10kW10kW增加到增加到2500kW2500kW左右，功率重力比从左右，功率重力比从0.11kW/daN0.11kW/daN（daNdaN为推力为推力单位，单位，1daN=10N1daN=10N）。提高到）。提高到1.5kW/daN1.5

7、kW/daN左右，左右，耗油率从约耗油率从约0.50kg/(kW0.50kg/(kWh)h)降低到降低到0.23kg/(kW0.23kg/(kWh)h)。以活塞式发动机为动力的螺旋。以活塞式发动机为动力的螺旋桨飞机的飞行速度从桨飞机的飞行速度从16km/h16km/h提高到近提高到近800km/h800km/h，飞行高度达到飞行高度达到15000m15000m。 第二个时期第二个时期从第二次世界大战结束至今。从第二次世界大战结束至今。6060多年来，航空燃多年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代。时代。直接产生推力的涡轮喷气发动机（

8、简称涡喷发动直接产生推力的涡轮喷气发动机（简称涡喷发动机）和涡轮风扇发动机（简称涡扇发动机）的机）和涡轮风扇发动机（简称涡扇发动机）的推推力范围从几百但牛（力范围从几百但牛（daNdaN）到超过）到超过50000daN50000daN，战斗，战斗机发动机的推力重力比从机发动机的推力重力比从2 2左右提高到左右提高到1010，民用发，民用发动机的耗油率从动机的耗油率从1.0kg/(daN1.0kg/(daNh)h)下降到下降到0.4kg/(daN0.4kg/(daNh)h)。 我国航空发动机发展道路我国航空发动机发展道路 虽然我国的航空发动机走的是一条引进虽然我国的航空发动机走的是一条引进仿制的

9、路，其过程历经了不少失误与反仿制的路，其过程历经了不少失误与反复，但仍走完了引进复，但仍走完了引进- -仿制仿制- -改进改型的改进改型的全过程，积累了丰富的改进改型与生产全过程，积累了丰富的改进改型与生产经验。而且，经验。而且，2020世纪世纪8080年代以来进行的年代以来进行的高性能推进系统的预先研究工作，在核高性能推进系统的预先研究工作，在核心机方面取得了重大进展，使我们有了心机方面取得了重大进展，使我们有了一定的技术储备，已经具备了走适合我一定的技术储备，已经具备了走适合我们自己的发动机发展道路的条件。们自己的发动机发展道路的条件。 航空发动机，为航空器提供飞行所需动力的发动机航空发动

10、机，为航空器提供飞行所需动力的发动机有有3 3种类型：种类型：活塞式航空发动机。活塞式航空发动机。燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机。 冲压发动机。冲压发动机。活塞式发动机活塞式发动机冷却方式冷却方式气缸排列方式气缸排列方式液冷式液冷式气冷式气冷式星形星形V形形X X形形直列式直列式对列式对列式空气喷气式空气喷气式发动机发动机无压气机无压气机有压气机有压气机冲压式发动机冲压式发动机脉动式发动机脉动式发动机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨发机涡轮螺旋桨发机涡轮轴发动机涡轮轴发动机桨扇发动机桨扇发动机 燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机 包括包括涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机

11、、涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机和和涡轮轴发动机涡轮轴发动机，都，都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于 800800千米的飞机；千米的飞机；涡轮轴发动机主要用作直升机的动力；涡轮轴发动机主要用作直升机的动力；涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机主要用于速度更高的飞主要用于速度更高的飞机；机；涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机主要用于超声速飞机。主要用于超声速飞机。 在涡喷发动机的涡轮后面，再加装一套涡轮，让燃气在涡喷发动机的涡轮后面，再加装一套涡轮，让燃气在这后一涡轮中膨胀，驱动此涡轮高

12、速旋转并发出一在这后一涡轮中膨胀，驱动此涡轮高速旋转并发出一定功率，将此涡轮的前轴从原来的涡轮、压气机转子定功率，将此涡轮的前轴从原来的涡轮、压气机转子轴中穿过，带动一个直径比压气机大的风扇，这样，轴中穿过，带动一个直径比压气机大的风扇，这样，就变成了涡轮风扇发动机就变成了涡轮风扇发动机 。 涡轮风扇发动机剖面图涡轮风扇发动机剖面图涡轮喷气式发动机涡轮喷气式发动机 涡喷发动机涡喷发动机：是最早的喷气式发动机，它是把高温高压燃：是最早的喷气式发动机，它是把高温高压燃气向后高速喷出获得反推力，同时驱动排气通道内的涡轮，气向后高速喷出获得反推力，同时驱动排气通道内的涡轮，由涡轮带动同轴的位于进气通道

13、内的压气机，提高燃烧室内由涡轮带动同轴的位于进气通道内的压气机，提高燃烧室内气压，增加工质，获得更高的热值，提高推力，第一代和第气压，增加工质，获得更高的热值，提高推力，第一代和第二代战斗机以这种发动机为主要动力，特点是高速飞行时，二代战斗机以这种发动机为主要动力，特点是高速飞行时，效率高，但低速飞行时性能很差，由于排气温度高，热效很效率高，但低速飞行时性能很差，由于排气温度高，热效很低，现在基本属于淘汰的边缘。低，现在基本属于淘汰的边缘。 特点：特点：完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力。完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力。油耗比涡轮风扇发动机高。油耗比涡轮风扇发动机高

14、。 分类：分类：涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式由英国涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式由英国人弗兰克人弗兰克惠特尔爵士于惠特尔爵士于19301930年取得发明专利，但是直到年取得发明专利，但是直到19411941年装有这种发动机的飞机才第一次上天，没有参加第二年装有这种发动机的飞机才第一次上天，没有参加第二次世界大战，轴流式诞生在德国，并且作为第一种实用的喷次世界大战，轴流式诞生在德国，并且作为第一种实用的喷气式战斗机气式战斗机Me-262Me-262的动力参加了的动力参加了19451945年末的战斗。相比起离年末的战斗。相比起离心式涡喷发动机，轴流式具有横截面小，压缩比高的优

15、点，心式涡喷发动机，轴流式具有横截面小，压缩比高的优点，当今的涡喷发动机均为轴流式。当今的涡喷发动机均为轴流式。 涡轮与涡扇发动机比较涡轮与涡扇发动机比较涡扇发动机是利用涡轮带动发动机前面的涡扇发动机是利用涡轮带动发动机前面的风扇转动，从而产生推力。气流分叉成两风扇转动，从而产生推力。气流分叉成两股。一股是不经过燃烧室的，直接流向发股。一股是不经过燃烧室的，直接流向发动机尾部，这部分气流是风扇产生的。另动机尾部，这部分气流是风扇产生的。另一部分则是由燃烧室的空气瞬间膨胀加压一部分则是由燃烧室的空气瞬间膨胀加压产生的，这部分的气流和涡喷发动机的原产生的，这部分的气流和涡喷发动机的原理是一样的。但

16、是与涡喷发动机不同的是，理是一样的。但是与涡喷发动机不同的是，涡扇发动机的大部分推力来自于风扇产生涡扇发动机的大部分推力来自于风扇产生的气流。的气流。涡喷发动机就没有前面的那个风扇了，只涡喷发动机就没有前面的那个风扇了，只有依靠燃烧室的气流推进了。有依靠燃烧室的气流推进了。涡扇发动机在小于或接近涡扇发动机在小于或接近1 1马赫的时候经马赫的时候经济性比涡喷好，所以大部分的商用客机使济性比涡喷好，所以大部分的商用客机使用的是涡扇发动机。而涡喷发动机在大于用的是涡扇发动机。而涡喷发动机在大于1 1马赫也就是超音速的情况下经济性好，马赫也就是超音速的情况下经济性好，所以很多的战斗机使用涡喷发动机。所

17、以很多的战斗机使用涡喷发动机。若是说到如何区分它们的话，就是发动机若是说到如何区分它们的话，就是发动机前方的风扇了，你可以在客机的发动机前前方的风扇了，你可以在客机的发动机前方看到一个很大的风扇的，而涡喷则没有方看到一个很大的风扇的，而涡喷则没有风扇。风扇。涡喷与涡扇发动机优缺点涡喷与涡扇发动机优缺点涡轮喷气发动机的优缺点：涡轮喷气发动机的优缺点：这类发动机具有加速快、设计简便等优点，这类发动机具有加速快、设计简便等优点，是较早实用化的喷气发动机类型。但如果是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力，则必须增加燃要让涡喷发动机提高推力，则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将

18、会使排气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度增加而损失更多动能，于是产生了气速度增加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发动机油耗大，对于商业民航机来说是个致动机油耗大，对于商业民航机来说是个致命弱点。命弱点。 涡轮风扇喷气发动机的优缺点：涡轮风扇喷气发动机的优缺点：涡扇发动机效率高，油耗低，飞机的涡扇发动机效率高，油耗低，飞机的航程就远。但涡扇发动机技术复杂，航程就远。但涡扇发动机技术复杂，尤其是如何将风扇吸入的气流正确的尤其是如何将风扇吸入的气流正确的分配给外涵道和内涵道，是极大的技分配给外涵道和内涵道，是极大的技术难题。因此

19、只有少数国家能研制出术难题。因此只有少数国家能研制出涡轮风扇发动机，中国至今未有批量涡轮风扇发动机，中国至今未有批量实用化的国产涡扇发动机。涡扇发动实用化的国产涡扇发动机。涡扇发动机价格相对高昂，不适于要求价格低机价格相对高昂，不适于要求价格低廉的航空器使用。廉的航空器使用。涡喷涡喷5 5发动机是我国根据前苏联发动机是我国根据前苏联BK-1BK-1发动机发动机的技术资料仿制的第一种涡喷发动机的技术资料仿制的第一种涡喷发动机 ，19561956年通过鉴定。年通过鉴定。 我国涡喷、涡扇发动机介绍我国涡喷、涡扇发动机介绍WP5WP5发动机是：发动机是：米格米格1515比斯、比斯、米格米格1717、歼五、歼