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[技术] 推进装置简介 - 吸气式发动机

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发表于 2018-1-5 20:09:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 mettle 于 2018-1-5 20:11 编辑

吸气式发动机是一种从周围吸入空气以燃烧燃料的发动机。 所有实用的空气呼吸发动机都是内燃机,通过燃烧燃料直接加热空气,所产生的热气体通过推进喷嘴用于推进。 连续的空气流通过吸气式发动机。 空气被压缩,与燃料混合,点燃并作为废气排出。 典型的吸气式发动机产生的推力大约是其重量的八倍。
来自排气喷嘴的工作气体的排出是推力的结果。 为了以高速从喷嘴排出气体,进入发动机燃烧室的空气被压缩。

吸气式发动机

吸气式发动机
 楼主| 发表于 2018-1-5 20:12:39 | 显示全部楼层
A)涡轮动力
涡轮动力发动机使用涡轮机械压缩进入的空气并产生足够的推力来推动车辆。 燃气轮机是典型的涡轮发动机。 燃气轮机有许多不同的变体,但都使用某种类型的燃气发生器系统。
燃气发生器
燃气发生器是燃气轮机的核心。 压缩机,燃烧室和涡轮是涡轮喷气发动机,涡轮风扇和涡轮螺旋桨发动机常见的气体发生器的主要部件。 气体发生器的目的是提供高温高压气体。 它也被称为引擎的核心。

吸气式发动机

吸气式发动机


 楼主| 发表于 2018-1-5 20:13:23 | 显示全部楼层
A1)涡轮喷气发动机
涡轮喷气机由进气口,压缩机,燃烧室,涡轮机(驱动压缩机)和推进喷嘴组成。 压缩空气在燃烧器中被加热并穿过涡轮机,然后在喷嘴中膨胀以产生高速推进射流。 压缩机由涡轮机提供动力,涡轮机从通过它的膨胀气体中提取能量。 发动机将燃料中的内部能量转换成排气中的动能,产生推力。
涡轮喷气发动机的推进效率低于约2马赫,并产生大量的喷射噪音,这是排气速度非常高的结果。 现代喷气式飞机由涡扇发动机驱动。

吸气式发动机

吸气式发动机


 楼主| 发表于 2018-1-5 20:14:06 | 显示全部楼层
通过发动机的空气会发生什么?
大量的周围空气不断进入发动机进气。根据飞机的使命,摄入量有多种形状和大小。在进气口的后部,空气进入压缩机。压缩机的作用与许多排机翼一样,每排产生一个小的压力跳跃。压缩机就像电风扇。我们必须提供能量来转动压缩机。在压缩机的出口处,空气的压力远高于自由流。在燃烧器中,少量燃料与空气结合并点燃。 (在典型的喷气发动机中,100磅/秒的空气与每秒2磅的燃料结合在一起,大部分热排气来自周围的空气。)离开燃烧器,热排气通过涡轮机。涡轮机像风车一样工作。不需要能量来转动叶片来使空气流动,涡轮机通过使叶片在流动中旋转而从气流中提取能量。在喷气式发动机中,我们使用由涡轮机提取的能量通过中央轴连接压缩机和涡轮机来转动压缩机。涡轮机从热排气中抽出一些能量,但是剩下足够的能量通过增加通过喷嘴的速度来向喷气发动机提供推力。因为出口速度大于自由流速度。

吸气式发动机

吸气式发动机


 楼主| 发表于 2018-1-5 20:15:14 | 显示全部楼层
A2)涡轮风扇
涡扇发动机如何工作?
进入的空气被发动机入口捕获。 一些进入的空气通过风扇并继续进入核心压缩机,然后进入燃烧器,在那里与燃料混合并发生燃烧。 热的排气通过核心和风扇涡轮机,然后从喷嘴出来,就像基本的涡轮喷气发动机一样。 其余的进气通过风扇,绕过发动机。 通过风扇的空气的速度从自由流略微增加。 所以涡轮风扇从核心部分获得一些推力,并从风扇中获得部分推力。 绕过发动机的空气与通过核心的空气的比率称为绕行比率。 涡扇发动机比涡轮喷气发动机更有效率,因为附加的推力形式旁路和风扇。

涡轮风扇

涡轮风扇


涡轮风扇

涡轮风扇


 楼主| 发表于 2018-1-5 20:15:53 | 显示全部楼层
涡扇发动机如何工作?
进入的空气被发动机入口捕获。 一些进入的空气通过风扇并继续进入核心压缩机,然后进入燃烧器,在那里与燃料混合并发生燃烧。 热的排气通过核心和风扇涡轮机,然后从喷嘴出来,就像基本的涡轮喷气发动机一样。 其余的进气通过风扇,绕过发动机。 通过风扇的空气的速度从自由流略微增加。 所以涡轮风扇从核心部分获得一些推力,并从风扇中获得部分推力。 绕过发动机的空气与通过核心的空气的比率称为绕行比率。 涡扇发动机比涡轮喷气发动机更有效率,因为附加的推力形式旁路和风扇。

涡扇发动机

涡扇发动机


 楼主| 发表于 2018-1-5 20:16:35 | 显示全部楼层
A3)涡轮螺旋桨
许多低速运输机和小型通勤机使用涡轮螺旋桨推进器。 涡轮螺旋桨发动机使用燃气轮机核心来转动螺旋桨。 螺旋桨发动机通过以较小的速度变化移动大量空气来产生推力。 螺旋桨是非常有效的,可以使用几乎任何类型的引擎来打开道具(包括人类!)。 在涡轮螺旋桨发动机中,使用燃气轮机芯。

涡轮螺旋桨

涡轮螺旋桨


 楼主| 发表于 2018-1-5 20:17:18 | 显示全部楼层
涡轮螺旋桨发动机是如何工作的?
涡轮螺旋桨推进系统有两个主要部分,核心发动机和螺旋桨。核心与基本的涡轮喷气发动机非常相似,不同之处在于,不是通过喷嘴扩展所有的热排气来产生推力,而是使用排气的大部分能量来转动涡轮机。可能存在连接到传动轴的额外的涡轮级。驱动轴(以绿色显示)连接到齿轮箱。齿轮箱然后连接到产生大部分推力的螺旋桨。涡轮螺旋桨发动机的排气速度很低,因为核心排气的大部分能量已经进入驱动轴的转动,所以推力很小。
由于螺旋桨的效率随着飞机速度的增加而降低,因此涡轮螺旋桨飞机只能用于货机等低速飞机。高速运输通常使用高旁路涡轮风扇,因为涡轮风扇的高燃油效率和高速能力。涡轮螺旋桨发动机的变体是涡轮轴发动机。在涡轮轴发动机中,齿轮箱不连接到螺旋桨,而是连接到其他驱动装置。涡轴发动机被用于许多直升机,以及坦克,船只,甚至赛车

涡轮螺旋桨发动机

涡轮螺旋桨发动机


 楼主| 发表于 2018-1-5 20:18:08 | 显示全部楼层
B)Ram动力
Ram动力喷气发动机是类似于燃气涡轮发动机的吸气式发动机。 Ram动力发动机和涡轮动力发动机在用于压缩进气的压缩技术方面有所不同。涡轮发动机使用涡轮机械来压缩空气,其中,压缩式发动机使用进气的动能和进气口的几何形状来压缩空气。 Ram动力发动机被认为是最简单的空气呼吸喷气发动机,因为它们没有任何移动部件。
B1)Ramjets
Ramjets是最基本的ram动力喷气发动机。冲压式喷气发动机为高速飞行提供简单轻便的推进系统。它们主要用于超音速导弹。它们由三部分组成;压缩进入空气的入口,注入和燃烧燃料的燃烧器,以及喷出热气体并产生推力的喷嘴。冲压机需要相对较高的速度来有效地压缩进入的空气,所以冲压机不能在静止状态下运行,而且在超音速下效率最高。冲压喷气发动机的一个关键特点是燃烧是以亚音速完成的。

吸气式发动机

吸气式发动机
名称冲压式喷气来自空气压缩的由入口做的方式,它收集并压缩,或公羊,进入的空气流隔离[从超音速到亚音速流发生通过复杂的冲击列车相互作用的过渡在隔离部与壁界面层]并从那里到达燃烧器。通过这样做,空气流速通过隔离器内的正常冲击系统的装置显着地从超音速到亚音速降低,并产生冲头压力和增加的空气流的温度。在固定面积的燃烧器(由燃料喷射器和火焰保持器组成)中,通过喷射,混合和燃烧燃料与进入的气流来增加热量和质量。最后,喷嘴将输出燃烧流的一部分能量转换成动能以产生推力。这是通过加速流动来完成的,对这种加速度的反应产生了推力,正如牛顿第三定律所解释的那样。
可以根据燃料类型,液体或固体来分类冲压件;和助推器。

 楼主| 发表于 2018-1-5 20:19:24 | 显示全部楼层
B2)
超燃冲压发动机是超音速发动机的一种改进,因为它能够以超音速的速度进行有效运转,并允许超音速燃烧。因此它被称为超音速燃烧冲压发动机,或超燃冲压发动机。
与雷姆喷气式飞机一样,超燃冲压发动机依靠高车速在燃烧之前强制地压缩和减速进入的空气(因此是喷气式飞机),但是,在燃烧之前,冲压式喷气发动机使空气减速到亚音速,超燃冲压发动机中的气流在整个发动机中是超音速的。这使超燃冲压发动机能够以极高的速度高效运转:理论预测将超音速冲压发动机的最高速度设置在12马赫和24马赫之间。

超燃冲压发动机

超燃冲压发动机

双模超燃冲压发动机(DMSJ)是一种固定几何形状的呼吸发动机,DMSJ由四个主要部分组成。进气口捕获空气质量,隔离器将燃烧效应从入口分离,燃烧器引入,混合和燃烧燃料 - 空气混合物,出口喷嘴扩大废气以产生车辆推力1。 DMSJ不需要机械压缩机,而是利用外部和内部冲击结构来实现进气压缩。这意味着DMSJ只能以超音速运行,最初可以通过火箭或涡轮机系统实现

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