【材制丨視角】沒了它，C919都飛不起來！——淺談噴氣式發(fā)動機工作原理

2022-05-22 21:12 作者:青春材制 0人讀過 | 我要投稿

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2022-05-20

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????????5月14日，中國商飛公司對外發(fā)布消息稱：6時52分，編號為B-001J的C919大飛機從浦東機場第4跑道起飛，于9時54分安全降落，這標志著中國商飛公司即將交付首家用戶的首架C919大飛機首次飛行試驗圓滿完成。

????????中國商飛公司表示，在3小時2分鐘的飛行中，試飛員與試飛工程師協(xié)調(diào)配合，完成了預定的各項任務，飛機狀態(tài)及性能良好。目前，C919大飛機試飛取證和交付準備工作正在有序推進。

　　看到這里，大家是不是對于中國的大飛機充滿了自豪感？是不是想去了解一下飛機的飛行原理？別說，小編這里還真有一本關于飛機飛行原理的文獻：西北工業(yè)大學出版社出版的《簡明飛機飛行原理》，讓我們來走進飛行原理的大門吧。

????????很明顯，要簡明扼要地在這篇文章里去介紹飛機的飛行原理是比較困難的，但如果我們能夠縮小研究范圍，把焦點放在C919的“心臟”——即他的動力裝置上，或許是我們可以嘗試的～

　　C919的動力裝置為兩臺渦輪風扇式發(fā)動機。這種發(fā)動機被廣泛應用于各種客運與貨運飛行器上，作為飛行器的動力系統(tǒng)。渦輪風扇式發(fā)動機結構與傳統(tǒng)渦輪噴氣式發(fā)動機極為類似，可以理解為在渦輪噴氣式發(fā)動機的前面加上一臺大風扇（這樣做可以在不改變油耗的情況下大幅提高發(fā)動機的輸出功率。）因此，想要了解C919使用的渦輪風扇式發(fā)動機的原理，就先要弄清渦輪噴氣式發(fā)動機的原理。

????????1937 年4 月,英國的弗惠特爾首先制成的第一臺航空燃氣渦輪發(fā)動機就是渦輪噴氣發(fā)動機。1939 年和1941年，德國和英國先后制造出用渦輪噴氣發(fā)動機作為動力的飛機并試飛成功，飛機進人噴氣時代。在飛機發(fā)展過程中，第一代和第二代飛機用的發(fā)動機大都是渦輪噴氣發(fā)動機。噴氣發(fā)動機的結構主要由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管等部件組成。

　　空氣首先進入的是發(fā)動機的進氣道，風扇將空氣進行第一輪加速，之后進入壓氣機。進氣道后的壓氣機是專門用來提高氣流的壓力的，空氣流過壓氣機時，壓氣機工作葉片對氣流做功，使氣流的壓力，溫度升高。在亞音速時，壓氣機是氣流增壓的主要部件。空氣經(jīng)過壓氣機壓縮之后溫度和壓力上升，之后被送入燃燒室。在燃燒室中，航空煤油被泵入并燃燒，空氣的體積和溫度急劇膨脹，向后噴出。

　　從燃燒室流出的高溫高壓燃氣，流過同壓氣機裝在同一條軸上的渦輪。燃氣的部分內(nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機械能，帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)，在渦輪噴氣發(fā)動機中，平衡狀態(tài)下氣流在渦輪中膨脹所做的功等于壓氣機壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。

　　經(jīng)過燃燒后，渦輪前的燃氣能量大大增加，因而在渦輪中的膨脹比遠大于壓氣機中的壓縮比，渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機進口高很多，發(fā)動機的推力就是這一部分燃氣的能量而來的。

　　從渦輪中流出的高溫高壓燃氣，在尾噴管中繼續(xù)膨脹，以高速沿發(fā)動機軸向從噴口向后排出。這一速度比氣流進入發(fā)動機的速度大得多，使發(fā)動機獲得了反作用的推力。

　　其工作過程可用如下動圖演示：