第5代噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)將最終取消加力燃燒室?。ㄉ希?/h1>

二戰(zhàn)末期出現(xiàn)了最早的實(shí)用化噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。最早用在了V1飛彈和部分戰(zhàn)斗機(jī)上。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)剛一出現(xiàn),就表現(xiàn)出來(lái)其先天適合大氣層內(nèi)飛行的技術(shù)潛力。對(duì)比傳統(tǒng)的活塞螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī),噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以做的功率更大;而迎風(fēng)面積卻更小。而且天然具備相對(duì)細(xì)長(zhǎng)的流線外型,不像傳統(tǒng)的螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī),就是一個(gè)大風(fēng)扇。而風(fēng)扇葉片尖端很難超音速旋轉(zhuǎn)引發(fā)激波的先天劣勢(shì),決定了螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)幾乎全部無(wú)法超音速飛行。而噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛出現(xiàn),人類(lèi)的飛機(jī)和飛彈就已經(jīng)可以達(dá)到高亞音速。當(dāng)時(shí)不敢超音速是因?yàn)樵诳茖W(xué)和實(shí)踐上不知道音速到底可以不可以超越。當(dāng)時(shí)有種迷信認(rèn)為,音速是不能超越的,就像光速不可超越一樣。擔(dān)心一旦大型物體達(dá)到音速,就會(huì)撞上無(wú)形的墻一樣立即粉碎。不過(guò)在現(xiàn)實(shí)中可以觀察到不少可超音速飛行的物體,

比如最普通的炮彈和子彈。因此在有了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之后,沒(méi)過(guò)幾年,就實(shí)現(xiàn)了首次載人超音速飛行,終于知道大型飛行物如飛機(jī),也是可以超音速甚至是幾倍音速在高空安全飛行的。最早的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)都是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī);也就是只有一個(gè)涵道。后來(lái)發(fā)現(xiàn)適當(dāng)擴(kuò)大前風(fēng)扇的直徑形成兩個(gè)內(nèi)外不同的涵道。這種發(fā)動(dòng)機(jī)更加節(jié)油,而且因?yàn)榭諝饬髁康脑龃蠖鴮?dǎo)致推力更加強(qiáng)大。后來(lái)大多數(shù)亞音速飛行的民用客機(jī),都采用了幾倍甚至十幾倍涵道比的大口徑發(fā)動(dòng)機(jī)。而戰(zhàn)斗機(jī)上安裝的軍用渦扇雖然沒(méi)有民用大渦扇的涵道比那么夸張,但是三代機(jī)及以后安裝的渦扇的涵道比也在不斷的變化中。對(duì)早期的第一代渦噴一直到第二代早期的渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),要想讓配套的飛機(jī)超音速飛行,仍然都需要使用后燃器來(lái)為飛行加力。因此后燃器也叫加力后燃燒室。

那么為何超音速飛行在早期必須使用后燃器呢?這就在于不論渦噴噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)還是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),它們?nèi)匀皇侨加蜔釞C(jī)的一種。也就是是不斷的吸收空氣先壓縮。然后讓空氣通過(guò)燃燒室。期間噴入燃油,發(fā)生燃燒膨脹。此后膨脹的高溫高壓燃?xì)庠偻苿?dòng)高壓和低壓渦輪旋轉(zhuǎn)。而高壓和低壓渦輪通過(guò)內(nèi)軸帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)前面的低壓和高壓壓氣機(jī)包括風(fēng)扇來(lái)繼續(xù)吸收和壓縮空氣。這個(gè)過(guò)程,其實(shí)就是把過(guò)去活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣、燃燒、膨脹和排氣的4個(gè)沖程,變成一個(gè)連續(xù)的、不間斷的自旋過(guò)程。從熱力學(xué)原理來(lái)看。如果想讓這種發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率達(dá)到最理想狀態(tài),那么如果噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一開(kāi)始從外界吸收的自然空氣的溫度是20攝氏度,那么如果從尾部噴出的燃燒后的尾氣的溫度還是20攝氏度,那么這種噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率是最高的。不過(guò)這只是純理論上的可能。

到目前為止,所有的航空發(fā)動(dòng)機(jī)在吸收外界空氣,其實(shí)是把空氣作為推力介質(zhì)的同時(shí),也利用自然空氣中的氧氣作為燃料的阻燃劑來(lái)燃燒做功。而目前渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)即使不開(kāi)加力。其噴出的尾氣的自然溫度仍然有650攝氏度以上。而現(xiàn)代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)由于有外涵道空氣作為混合冷卻。噴流的溫度則平均比渦噴低200度,平均在450攝氏度以上,這都是沒(méi)開(kāi)加力的情況的噴流溫度。瀚海狼山(匈奴狼山)認(rèn)為,也正是渦扇的噴流平均溫度比渦噴低,因此渦扇的燃油效率更高、更加節(jié)油。那么有沒(méi)有更加節(jié)油的下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)呢?
(未完待續(xù))