渦輪噴氣發動機的工作原理,誰知道渦輪噴氣發動機的工作原理?

時間 2021-10-14 21:07:13

1樓:up向上

現代渦輪噴氣發動機的結構由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰鬥機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發動機仍屬於熱機的一種,就必須遵循熱機的做功原則:在高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。

因此,從產生輸出能量的原理上講,噴氣式發動機和活塞式發動機是相同的,都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段。

不同的是,在活塞式發動機中這4個階段是分時依次進行的,但在噴氣發動機中則是連續進行的,氣體依次流經噴氣發動機的各個部分,就對應著活塞式發動機的四個工作位置。

2樓:度度

現代渦輪噴氣發動機的結構由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰鬥機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發動機仍屬於熱機的一種,就必須遵循熱機的做功原則:在高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。

因此,從產生輸出能量的原理上講,噴氣式發動機和活塞式發動機是相同的,都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段,不同的是,在活塞式發動機中這4個階段是分時依次進行的,但在噴氣發動機中則是連續進行的,氣體依次流經噴氣發動機的各個部分,就對應著活塞式發動機的四個工作位置。

空氣首先進入的是發動機的進氣道,當飛機飛行時,可以看作氣流以飛行速度流向發動機,由於飛機飛行的速度是變化的,而壓氣機適應的來流速度是有一定的範圍的,因而進氣道的功能就是通過可調管道,將來流調整為合適的速度。在超音速飛行時,在進氣道前和進氣道內氣流速度減至亞音速,此時氣流的滯止可使壓力升高十幾倍甚至幾十倍,大大超過壓氣機中的壓力提高倍數,因而產生了單靠速度衝壓,不需壓氣機的衝壓噴氣發動機。

進氣道後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。

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。燃氣的部分內能在渦輪中膨脹轉化為機械能,帶動壓氣機旋轉,在渦輪噴氣發動機中,平衡狀態下氣流在渦輪中膨脹所做的功等於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。經過燃燒後,渦輪前的燃氣能量大大增加,因而在渦輪中的膨脹比遠大於壓氣機中的壓縮比,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,在尾噴管中繼續膨脹,以高速沿發動機軸向從噴口向後排出。這一速度比氣流進入發動機的速度大得多,使發動機獲得了反作用的推力。

一般來講,當氣流從燃燒室出來時的溫度越高,輸入的能量就越大,發動機的推力也就越大。但是,由於渦輪材料等的限制,只能達到1650k左右,現代戰鬥機有時需要短時間增加推力,就在渦輪後再加上一個加力燃燒室噴入燃油,讓未充分燃燒的燃氣與噴入的燃油混合再次燃燒,由於加力燃燒室內無旋轉部件,溫度可達2000k,可使發動機的推力增加至1.5倍左右。

其缺點就是油耗急劇加大,同時過高的溫度也影響發動機的壽命,因此發動機開加力一般是有時限的,低空不過十幾秒,多用於起飛或戰鬥時,在高空則可開較長的時間。

3樓:圖蝶科技

3d動畫演示飛機渦輪噴氣發動機的工作原理!真是精密並且複雜

4樓:

動畫結構演示:飛機渦輪噴氣發動機工作原理,精密且複雜

誰知道渦輪噴氣發動機的工作原理?

5樓:樹袋熊

樓上長篇大論,可惜估計是抄的,而且高深,很多人看不懂,連我知道原理的人看起來都頭疼。還不如給提問者一些簡明扼要的解釋。

渦輪噴氣發動機是燃氣輪機的一種,其工作原理簡單歸納起來如下:

1、用壓氣機把空氣從進氣口吸進去,壓縮到燃燒室裡;

2、噴油嘴向燃燒室噴出霧化的油料;

3、點火裝置將高壓空氣和油霧混合氣點燃;

4、混合氣燃燒膨脹,推動蝸輪旋轉,旋轉的蝸輪帶動壓氣機(這是一個反饋)

5、混合氣燃燒膨脹,經過蝸輪後,從噴氣口噴出作功(氣體向後噴出,反作用力推動發動機及飛機向前)。

渦輪噴氣發動機和其它燃氣輪機(例如蝸輪風扇發動機、蝸輪軸發動機、衝壓噴氣發動機)相比,其主要特點是:

1、與衝壓噴氣發動機比較,渦輪噴氣發動機具有蝸輪和蝸輪帶動的壓氣機,而衝壓噴氣發動機沒有蝸輪和壓氣機;

2、與蝸輪風扇發動機和蝸輪軸發動機相比,其蝸輪僅用於帶動壓氣機,對外作功靠氣體從噴氣口噴出,而蝸輪風扇發動機和蝸輪軸發動機不靠噴氣作功,而是靠蝸輪帶動風扇(蝸輪風扇發動機)作功或者蝸輪帶動動力輸出軸(蝸輪軸發動機)作功。

上述四種發動機的特性比較:

…………………··功率··效率··啟動·······應用範圍

蝸輪軸發動機…··最小··最高··靜止狀態自啟動··各種場合都可應用

蝸輪風扇發動機··次小··次高··靜止狀態自啟動··只能用於航空器

蝸輪噴氣發動機··次高··次低··靜止狀態自啟動··只能用於航空器

衝壓噴氣發動機··最高··最低··靜止時無法啟動··只能用於航空器

6樓:bj龍二

by 北京龍二

本文旨在用最淺顯的道理與簡化後的公式來解釋看似複雜的渦噴發動機。

由於早期的飛機動力是來自於螺旋槳,大家可能對於螺旋槳推進的原理根深蒂固,從而對噴氣試發動機的原理感到摸不到頭腦。本文的另一目的就是叫大家認清這兩種推動方式的內在區別。

一在講述正題之前,需要大家複習幾個簡單的物理概念。

一作用力等於反作用力,簡化說就是當你推牆的同時,是可以理解為牆在推你。f作用力=f反作用力好,由於在自然條件下干擾我們思維的因素太多(比如空氣阻力呀,重力呀,等等),所以我們把場景搬到太空,是沒重力也沒阻力的理想環境。大家知道,如果我們在太空中丟擲一個球,在球出手之後,由於人給了球一個推力,使其加速飛離你而去。

但由於作用力等於反作用力,你本身也會受到球的一個推力,並且把你反向加速。ok,下面我們做一個設想,假設你在太空坐在一個鐵桶裡,用安全帶把你和鐵桶固定在一起,而鐵桶裡有很多小孩玩的玻璃球,你不停的用彈弓把玻璃球向同一個方向彈射出去,在玻璃球被加速的同時,根據上面說的原理,你是會被反方向的加速的。並且,你彈射出去的玻璃球越重,玻璃球的加速越大,你獲得的反方向加速就越大,按照這一原理,只要你不停的彈射出玻璃球,你就會被持續的加速,高速飛離太陽系的。

嘿嘿。在這,引入我們的第2個公式:物體的受力的多少與物體的質量和加速度成正比,f=ma,好,現在把氣體的分子看成小玻璃球,去試圖理解火箭發動機的工作原理。

由前面的原理,我們知道,只要有質量的物體以高速反方向射出,我們就會得到前進的動力。問題的關鍵就在於如何把物體加速,玻璃球的例子我們用的是彈弓。而火箭用的是燃燒!

火箭通過燃料的燃燒把燃料與氧化劑變成最終的氣體,而由於燃燒同時帶來的高溫,把燃燒氣體自身加熱,而氣體本身的熱漲冷縮,在單一方向的排放口的情況下把氣體分子(帶有質量)加速,高速飛離火箭,使火箭獲得動力。(燃料工作原理部分這樣寫純粹是為了簡化問題,使大家看的更清晰,而真正情況下,那些現象幾乎是同時發生的)。以上說了很多,只是為了叫大家鞏固知識,為最終解釋渦輪發動機撲平道路。

好,我們已經知道了,只要有質量的物體以高速射出,我們就能獲得反方向的推力,在物體質量不變的情況下,物體的加速度越高,我們獲得的推力越大。現在我們回到現實世界,我們怎麼去製作我們的推進引擎呢?用彈弓射彈球麼?

呵呵,顯然,利用燃燒,把氣體加熱進而加速的方法是比較好的。並且,與在太空中不同,我們的周圍充滿了空氣,那我們在燃料燃燒變成氣體加熱加速的同時(類似火箭發動機)把大氣裡的空氣吸進來加熱加速,與燃料燃燒後的氣體同時噴射出去,不是就能獲得更大的動力了麼?(f=ma,速度不變,重量增加)而這個裝置就叫做:

燃氣輪機(gas turbine)首先需要說明的是,這個示意圖是簡化了加熱空氣(俗稱加力燃燒),它只是從大氣中吸取部分氧氣,與航空燃料燃燒,然後噴射而維持其自身運轉的核心裝置。

下面我描述一下的它的工作原理:壓縮機吸入空氣並使其增壓,(大家還記得初中物理的壓燃實驗麼?氣體被壓縮後溫度變高,可以點燃玻璃管裡的絨布。

)高壓氣體進入燃燒室,與燃料混合後強烈燃燒。燃燒後的高溫高壓氣體通過渦輪機,推動渦輪加速旋轉,使一部分勢能轉換成渦輪轉動的機械能,通過傳動帶動壓縮機繼續工作。接著被熱加速的高速氣體分子(氣流)通過排氣口進入大氣,形成真正的動力。

可見,由於氣體最終速度取決氣體的膨脹程度,而膨脹程度有取決於氣體本身的溫度,是越高越好的。但是,由於材料的問題,我們不能找到更加耐熱的材料,一般的溫度控制在1000度左右。而要使燃氣輪機的效率更高的一個條件就是找到更好的耐熱材料。

好,通過上面陳繁的敘述,終於可以談到主角了,對,航空渦輪噴氣發動機。

三渦輪噴氣發動機(turbo jet)由於前面已經說了很多,如果大家真的看懂了前面的話,我想大家應該可以自己設計出渦輪噴氣發動機了,注意,是設計,不是製造。嘿嘿前面說過,我們周圍有大氣,我們的渦輪機通過從大氣中提取燃燒所需的癢氣,加熱氣體分子,那麼,我們可不可以用燃氣的熱量去加熱空氣呢?(f=ma,速度不變,重量增加,加速更多的空氣分子)這個裝置就是是今天的主角,渦輪噴氣發動機了。

工作原理:壓縮機(高低壓風扇組)吸入空氣並使其增壓。一部分高壓氣體進入燃燒室,與燃料混合後強烈燃燒。

燃燒後的高溫高壓氣體通過渦輪機,推動渦輪加速旋轉,使一部分勢能轉換成渦輪轉動的機械能,通過傳動帶動壓縮機繼續工作。另一部分氣體直接進入加力燃燒室進行2次燃燒(就是加熱大氣分子的過程),此時加力燃燒室內的被加速的空氣分子以極大的能量通過可調尾噴管噴射而出,形成強大的推力!能量有多大呢?

中小型渦輪噴氣發動機的推力可達2000-80,000牛,大型的可以突破10w牛,一架2馬赫的重型轟炸機的發動機功率約為7w千瓦,如果用來發電足以滿足一箇中型城市的用電量。厲害厲害,我們得感謝它的發明人英國的惠特爾爵士。從發動機的入口到出口之間,氣流在各處的流速不同,速度為2馬赫的發動機噴口處的氣流速度越為700~800m/秒。

值得一說的就是,發動機的轉子平均要以1萬轉/秒的速度旋轉,產生極大的離心力,所以要求部件要有非常好的強度,渦輪葉片在高速轉動中離心力可打10萬牛,如果粉碎就會**,能擊穿1釐米厚的鋼板。說道這裡,我想羅嗦一句,我相信大家通過我上面的解說,應該可以大致的瞭解了渦輪發動機的原理了,也就是說,是個很好理解的概念,而真正困難的地方在於製造,要有大量的其他的技術鋪墊,比如,材料力學,耐溫材料,精密加工,等等等等,而這些技術是要靠不停的實驗,積累,改進工藝才能做到的,也就是說,設計是很容易的事情,再此我也要駁斥那些企圖通過不停的設計來保持先進水平的人,那純粹是幻想!比如航母。

ok,渦輪噴氣發動機算是寫完了,最後在略微的談一下渦扇噴氣發動機。

四渦扇噴氣發動機(fan-jet)渦扇發動機可以理解(不一定精確)為在壓氣機前加裝可控風扇型渦輪發動機。它通過感測器與可調角度的風扇轉子通過與電腦的連線,達到最佳的進氣效果,進入壓氣機的氣流非常平穩,並且能量損失極小。經過風扇後的空氣壓強可加大1-2倍,然後在進入壓氣機與加力燃燒室。

好了好了,算是寫完了。

渦噴發動機的推力是哪部分產生的,渦輪噴氣發動機的推力大小和什麼有關呢?什麼因素決定著推力和功率呢?

沒意思搞基 渦輪噴氣發動機應用噴氣推進避免了火箭和衝壓噴氣發動機固有的弱點。因為採用了渦輪驅動的壓氣機,因此在低速時發動機也有足夠的壓力來產生強大的推力。渦輪噴氣發動機按照 工作迴圈 工作。它從大氣中吸進空氣,經壓縮和加熱這一過程之後,得到能量和動量的空氣以高達2000英尺 秒 610米 秒 或者大...

飛機上發動機的工作原理,飛機渦輪發動機的工作原理是什麼

1.渦噴發動機 發動機轉起來之後,壓氣機源源不斷地把壓縮了的空氣送到後面的燃燒室,在燃燒室裡空氣和燃油混合燃燒,向後排出高溫高速高壓氣體,這些氣體帶動渦輪旋轉,渦輪和壓氣機是用軸連在一起的,因此渦輪旋轉了,壓氣機也跟著旋轉,就不斷地把空氣壓縮排去了 2.渦輪風扇發動機 2.1分開排氣渦輪風扇發動機 ...

誰能介紹一下噴氣式發動機的工作原理

噴氣發動機 jet engine 是一種通過加速和排出的高速流體做功的熱機或電機,使燃料燃燒時產生的氣體高速噴射而產生動力。大部分噴氣發動機都是依靠牛頓第三定律工作的內燃機。噴氣推進原理 氣推進是伊薩克 牛頓 isaac newton 爵士的第三運動定律的實際應用。該定律表述為 作用在一物體上的每一...