航空发动机涡轮的工作原理_航空发动机涡轮的工作原理图
- 手游频道
- 2024-12-30 04:25
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航空发动机的工作原理是什么?是怎样利用燃料工作的?
首先航空发动机既是一个热机,因为它利用工质(空气),进行加功(燃油燃烧),然后转变成发动机的动能,可以循环做功;另外发动机又是一个推进器。
航空发动机涡轮的工作原理_航空发动机涡轮的工作原理图
航空发动机涡轮的工作原理_航空发动机涡轮的工作原理图
简单原理:有一定速度的空气进入发动机进气道,速度减小,静压力初步升高;之后压气机对空气做功,主要用于提高空气的压力,发动机的速度并不提升多少;高压气体进入燃烧室喷油燃烧,燃料的化学能转化为空气的内能;高温高压燃气膨胀做功,一部分能量推动发动机涡轮旋转,涡轮带动前面压气机旋转,而燃气的大部分能量则转化为燃气的动能,在发动机的喷口喷出,根据动量定理,简单的说,向后喷气,发动机就获得了向前的动能。(涡轮喷气发动机原理)
航空发动机涡轮盘的工作原理是什么
从燃烧室流出的高温高压燃气,流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,带动压气机旋转,在涡轮喷气发动机中,气流在涡轮中膨胀所做的功正好等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。经过燃烧后,涡轮前的燃气能量大大增加,因而在涡轮中的膨胀比远小于压气机中的压缩比,涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多,发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。
是压气机作用。
是作专业的吗?应该可以明白了。
飞机涡轮风扇发动机的工作原理是什么?
涡轮风扇喷气发动机的原理
涡桨发动机的推力有限,同时影响飞机提高飞行速度。因此必需提高喷气发动机的效率。发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分。提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比,就可以提高热效率。因为高温、高密度的气体包含的能量要大。但是,在飞行速度不变的条件下,提高涡轮前温度,自然会使排气速度加大。而流速快的气体在排出时动能损失大。因此,片面的加大热功率,即加大涡轮前温度,会导致推进效率的下降。要全面提高发动机效率,必需解决热效率和推进效率这一对矛盾。
涡轮风扇发动机的妙处,就在于既提高涡轮前温度,又不增加排气速度。涡扇发动机的结构,实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮,这些涡轮带动一定数量的风扇。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样,送进压气机(术语称“内涵道”),另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)。因此,涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。这时,为提高热效率而提高涡轮前温度,可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,从而避免大幅增加排气速度。这样,热效率和推进效率取得了平衡,发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低,飞机航程变得更远。
涡扇发动机一般指涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机,又称“涡扇发动机”。是指由喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机。
涡轮发动机的工作原理是什么?
涡轮发动机的工作原理是:在相同的单位时间里,能够把更多的空气及燃油的混合气强制挤入气缸进行压缩燃爆动作,便能在相同的转速下产生较自然进气发动机更大的动力输出。发动机是一种能够把其他形式的能转化为机械能的机器,其是由英国(苏格兰)的R斯特林所发明了个外燃机,后被瓦特改良为蒸汽机。发动机既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器(如汽油发动机、航空发动机)。其种类包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、燃气轮机()、电动机。
飞机的涡轮发动机,它的基本工作原理和构造是什么?
分类: 理工学科 >> 工程技术科学
问题描述:
喷气式飞机,飞行的动力,是不是就是靠燃油完全燃烧后产生的气体,从尾部喷出,产生反作用力而使飞机飞行。还是飞机的发动机压缩空气,然后从尾部喷出空气是飞机飞行?
解析:
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涡轮喷气发动机
在第二次世界大战以前,所有的飞机都采用活塞式发动机作为飞机的动力,这种发动机本身并不能产生向前的动力,而是需要驱动一副螺旋桨,使螺旋桨在空气中旋转,以此推动飞机前进。这种活塞式发动机+螺旋桨的组合一直是飞机固定的推进模式,很少有人提出过质疑。
到了三十年代末,尤其是在二战中,由于的需要,飞机的性能得到了迅猛的发展,飞行速度达到700-800公里每小时,高度达到了10000米以上,但人们突然发现,螺旋桨飞机似乎达到了极限,尽管工程师们将发动机的功率越提越高,从1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飞机的速度仍没有明显的提高,发动机明显感到“有劲使不上”。
问题就出在螺旋桨上,当飞机的速度达到800公里每小时,由于螺旋桨始终在高速旋转,桨尖部分实际上已接近了音速,这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨的效率急剧下降,推力下降,同时,由于螺旋桨的迎风面积较大,带来的阻力也较大,而且,随着飞行高度的上升,大气变稀薄,活塞式发动机的功率也会急剧下降。这几个因素合在一起,决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式已经走到了尽头,要想进一步提高飞行性能,必须采用全新的推进模式,喷气发动机应运而生。
喷气推进的原理大家并不陌生,根据牛顿第三定律,作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机在工作时,从前端吸入大量的空气,燃烧后高速喷出,在此过程中,发动机向气体施加力,使之向后加速,气体也给发动机一个反作用力,推动飞机前进。事实上,这一原理很早就被应用于实践中,我们玩过的爆竹,就是依靠尾部喷出气体的反作用力飞上天空的。
早在13年,法国工程师雷恩.洛兰就获得了一项喷气发动机的专利,但这是一种冲压式喷气发动机,在当时的低速下根本无法工作,而且也缺乏所需的高温耐热材料。1930年,弗兰克.惠特尔取得了他使用燃气涡轮发动机的个专利,但直到11年后,他的发动机在完成其首次飞行,惠特尔的这种发动机形成了现代涡轮喷气发动机的基础。
现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种,就必须遵循热机的做功原则:在高压下输入能量,低压下释放能量。因此,从产生输出能量的原理上讲,喷气式发动机和活塞式发动机是相同的,都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段,不同的是,在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是连续进行的,气体依次流经喷气发动机的各个部分,就对应着活塞式发动机的四个工作位置。
空气首先进入的是发动机的进气道,当飞机飞行时,可以看作气流以飞行速度流向发动机,由于飞机飞行的速度是变化的,而压气机适应的来流速度是有一定的范围的,因而进气道的功能就是通过可调管道,将来流调整为合适的速度。在超音速飞行时,在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速,此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍,大大超过压气机中的压力提高倍数,因而产生了单靠速度冲压,不需压气机的冲压喷气发动机。
进气道后的压气机是专门用来提高气流的压力的,空气流过压气机时,压气机工作叶片对气流做功,使气流的压力,温度升高。在亚音速时,压气机是气流增压的主要部件。
从燃烧室流出的高温高压燃气,流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,带动压气机旋转,在涡轮喷气发动机中,气流在涡轮中膨胀所做的功正好等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。经过燃烧后,涡轮前的燃气能量大大增加,因而在涡轮中的膨胀比远小于压气机中的压缩比,涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多,发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。
从涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多,使发动机获得了反作用的推力。
一般来讲,当气流从燃烧室出来时的温度越高,输入的能量就越大,发动机的推力也就越大。但是,由于涡轮材料等的限制,目前只能达到1650K左右,现代有时需要短时间增加推力,就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油,让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧,由于加力燃烧室内无旋转部件,温度可达2000K,可使发动机的推力增加至1.5倍左右。其缺点就是油耗急剧加大,同时过高的温度也影响发动机的寿命,因此发动机开加力一般是有时限的,低空不过十几秒,多用于起飞或战斗时,在高空则可开较长的时间。
随着航空燃气涡轮技术的进步,人们在涡轮喷气发动机的基础上,又发展了多种喷气发动机,如根据增压技术的不同,有冲压发动机和脉动发动机;根据能量输出的不同,有涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和螺桨风扇发动机等。
喷气发动机尽管在低速时油耗要大于活塞式发动机,但其优异的高速性能使其迅速取代了后者,成为航空发动机的主流。
飞机发动机工作原理
飞机发动机工作原理:
1、活塞式航空发动机的原理利用气缸运动做功和压缩来输出。
气缸向下运动时,空气被压缩成很小的体积,根据能量守恒,空气温度会升高。此时,在气缸内喷入燃油,再打个电火花,燃油会突然进行剧烈燃烧。燃烧后空气温度升高,体积变大,推动活塞向外运动。活塞带动大质量轮盘转动。
2、涡轮式航空发动机的原理是压缩气体点火燃烧气体变成高温燃气实现起飞。
压气机由多级叶片组成,用于吸气,并将吸入的空气进行逐级压缩,将空气变为高压气体,送入燃烧室。燃烧室内部有点火装置和喷油装置,燃油在高压空气中剧烈燃烧,给压缩空气加热,形成高温燃气。高温燃气一部分用于推动涡轮转动,一部分喷出,用于产生推力。
3、冲压发动机的原理是超燃冲压发动机,在超音速气流中组织燃烧然后产生推力。
从理论上来说,超燃冲压发动机能使飞行器最快飞到25马赫。与弹道的速度接近。由于这类速度的飞行器搭载之后,根本无法拦截。
航空发动机
航空发动机(aero-engine)是一种高度复杂和精密的热力机械,作为飞机的心,不仅是飞机飞行的动力,也是促进航空事业发展的重要推动力,人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。
经过百余年的发展,航空发动机已经发展成为可靠性极高的成熟产品,正在使用的航空发动机包括涡轮喷气/涡轮风扇发动机、涡轮轴/涡轮螺旋桨发动机、冲压式发动机和活塞式发动机等多种类型。
以上内容参考:
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