為什麼有的噴氣飛機也有螺旋槳?
這叫“渦輪螺旋槳發動機”(簡稱渦槳發動機)。這種發動機一般安裝於對速度要求不高(一般為400~800千米/時)而對低油耗要求較高的飛機上。它和傳統的螺旋槳飛機不同,本質上還是由渦輪帶動的,燒的是煤油;而傳統的螺旋槳飛機則由活塞式發動機帶動,燒的是汽油。
先來看一下空氣噴氣發動機的工作原理。空氣流入噴氣發動機後,先經過很多葉片組成的壓氣機。空氣被壓氣機壓縮後,形成高壓空氣進入燃燒室,與燃料混合燃燒,成為具有很大能量的高溫燃氣並向後噴出。這些高溫高壓氣體噴出時,會推動一級或多級渦輪高速轉動,同時也會帶動壓氣機轉動。流過渦輪的高溫高壓氣體從尾噴管高速向外噴出。向後噴出的氣體會對發動機產生向前的推力,這就是目前的“渦輪噴氣發動機”(簡稱渦噴發動機)的工作原理。
為了進一步提高噴氣發動機的效率,有人在渦噴發動機的前面加了一個直徑較大的風扇,形成“渦輪風扇發動機”(簡稱渦扇發動機)。通過風扇的空氣有一部分從壓氣機、燃燒室等部件的外側通道流過,稱為“外涵氣流”;一部分空氣則照常流過壓氣機和燃燒室進行燃燒並向後高速噴出,這部分空氣稱為“內涵氣流”。外涵氣流與內涵氣流的流量比值,被稱為“涵道比”。涵道比小的渦扇發動機主要用於轟炸機和攻擊機,涵道比大的渦扇發動機主要用於客機和運輸機。
渦扇發動機噴出的氣流速度和溫度都相對較低,有助於改善低速飛行時的效率,並降低耗油量。因此,現在的飛機基本都採用渦扇發動機。但飛機在高速飛行特別是超聲速飛行時,渦扇發動機的效率變差。因此,戰鬥機的渦扇發動機都安裝加力燃燒室來解決這個問題,而民用飛機由於一般無需超聲速飛行,所以不必安裝加力燃燒室。
如果在渦噴發動機的前面再加一個由渦輪機帶動的螺旋槳,就成了“渦輪螺旋槳發動機”(簡稱渦槳發動機)。這種發動機一般安裝於對速度要求不高(一般為400~800千米/時)而對低油耗要求較高的飛機上。它和傳統的螺旋槳飛機不同,本質上還是由渦輪帶動的,燒的是煤油;而傳統的螺旋槳飛機則由活塞式發動機帶動,燒的是汽油。
除了上述幾種噴氣發動機以外,還有一種不需要壓氣機和渦輪的噴氣發動機,那就是“衝壓發動機”。飛機在高速飛行時,流經發動機的空氣速度很快,已經具有較強的壓力。因此,直接利用進氣道對空氣的壓縮就可以得到具有足夠壓強、直接進入燃燒室做功的空氣,而無需使用壓氣機。這種發動機的好處是由於不採用複雜的壓氣機而使其結構簡單,缺點是這種發動機必須在2倍聲速以上的高速時才能工作,因此首先要採用其他手段使飛機達到所需的飛行速度。
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