1樓:
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個力都有一方向相反大小相等的反作用力。
」就飛機推進而言,「物體」是通過發動機時受到加速的空氣。產生這一加速度所需的力有一大小相等方向相反的反作用力作用在產生這一加速度的裝置上。噴氣發動機用類似於發動機/螺旋槳組合的方式產生推力。
二者均靠將大量氣體向後推來推進飛機,一種是以比較低速的大量空氣滑流的形式,而另一種是以極高速的燃氣噴氣流形式。
噴氣推進原理最早的著名例子是公元一世紀作為一種玩具生產的古希臘人希羅的發動機。這種玩具表明從噴嘴中噴出的水蒸氣的能量能夠把大小相等方向相反的反作用力傳給噴嘴本身,從而引起發動機旋轉。類似的旋轉式花園噴灌器是這一原理更為實用的一個例子。
這種噴灌器藉助於作用於噴水嘴的反作用力旋轉。現代滅火裝置的高壓噴頭是「噴流反作用」的一個例子。由於水噴流的反作用力,一個消防員經常握不住或控制不了水管。
也許,這一原理的最簡單的表演是狂歡節的氣球,當它放出空氣或氣體時,它便沿著與噴氣相反的方向急速飛走。
噴氣反作用絕對是一種內部現象。它不象人們經常想象的那樣說成是由於噴氣流作用在大氣上的壓力所造成的。實際上,噴氣推進發動機,無論火箭、衝壓噴氣、或者渦輪噴氣,都是設計成加速空氣流或者燃氣流並將其高速排出的一種裝置。
當然,這樣做有不同的方式。但是,在所有例子中,作用在發動機上的最終的反作用力即推力是與發動機排出的氣流的質量以及氣流的速度成比例的。換言之,給大量空氣附加一個小速度或者給少量空氣一個大速度能提供同樣的推力。
實用中,人們喜歡前者,因為降低噴氣速度能得到更高的推進效率。
它們的工作過程可歸納為:進氣、壓縮、燃燒、排氣。
詳細內容參見: http://baike.
2樓:賴濤
噴氣式發動機,採用高溫高壓燃氣作為推進動力,避免了衝壓發動機和火箭發動機的缺點。大致結構為:進氣口、壓氣機、燃燒室、推進管。
噴氣式發動機全名渦輪噴氣發動機,可分為三種:渦噴、渦扇、渦軸。首先將大氣吸入壓氣機中,經過壓氣機葉片增壓,然後進入燃燒室與燃料混合燃燒,產生的高溫高壓氣體經尾管高速噴出,產生向前的推力,產生推力的同時廢氣衝擊渦輪帶動壓氣機繼續迴圈工作
3樓:張一星
都知道噴氣式發動機,但是真正知道它的原理嗎?今天,帶你解開真正的祕密
4樓:物理學科
火箭噴氣式發動機的工作原理
噴氣式發動機的工作原理是什麼?
5樓:莫點確定易**
原理很多,有渦噴和渦扇等不同型別的。但基本原理都是吸氣、壓縮,混合燃料點燃再排出廢氣。有時提到的開加力,簡單地說就是在加力燃燒室裡再點燃一遍。
誰知道渦輪噴氣發動機的工作原理?
6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
7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。
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