03.03 航空發動機的推重比、壓縮比、最大推力和涵道比等參數分別有什麼意義?

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對於這個問題,老鷹航空談一下吧:

第一,推重比,這是噴氣式發動機的指標參數之一,推重比等於最大推力和發動機自身重量的比值,對於絕大多數戰鬥機發動機而言,都是在6-8之間,少數先進戰鬥機的發動機其推重比達到10或者以上,這個指標當然越大越好。

推重比還有一種計算方法,也就是發動機最大推力和飛機全機重量的比值,那麼這一個比值的範圍一般在0-1.0之間,民航飛機這一指標通常在0.5之下,軍用戰鬥機一般在1.0左右,也就是說垂直爬升飛行時,發動機提供的推力來克服飛機重力。

第二,壓縮比,無論是渦噴發動機還是渦扇發動機,燃燒室前端的壓縮機工作時,需要通過一系列的旋轉葉片對吸入的空氣進行反覆增壓,從而和之後的燃油混合併發生高壓高速氣流噴射,產生推力(渦扇發動機一部分不進入燃燒室,而是通過外涵道噴射出去)。從原理上看,壓縮比越高,對於推力的產生越發有利,對於降低燃油消耗也是有利的。軍用渦扇發動機的壓縮比在20以上,少數達到25以上,民用渦扇發動機一般在20以內,少數達到20以上。

第三,最大推力,這個就很好理解了,航空發動機輸出的最大力量就是最大推力,根據公開報道,軍用戰鬥機F-22的最大推力達到110KN(不帶加力),開了加力之後達到170KN,相當彪悍的數字。

第四,涵道比,渦扇發動機的工作原理和渦噴發動機不一樣,壓氣機身後會有兩個環形涵道,外面的涵道帶著氣流繞過燃燒室之後再與燃燒室噴射出的氣流混合,之後一起噴向外部;中間的涵道帶著氣流進入燃燒室與燃油進行化學反應,釋放熱能,並膨脹,形成高壓高速氣流,通過渦輪之後於外涵道的氣流混合。外涵道的直徑與內涵道的直徑比值就是涵道比。涵道比越大,就說明發動機主要推力的產生來自於外涵道輸出的高壓“冷”氣流,這樣就更為省油,對於內部核心機的磨損就越小,發動機整體壽命就會越長。民用飛機的發動機涵道比一般比較高,最新款的GENX發動機涵道比在19:2,而軍用發動機的涵道比由於受到體積限制,一般比較小,像F119發動機(F22使用的)的涵道比0.2-0.3之間。

總的來說,這些參數都關係到航空發動機的推力、經濟性、壽命等性能,泛泛而言,這些參數越大越好,但是並不容易工程實現。

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老鷹航空


每日點兵,為您解答

在結構上,通常將噴氣發動機的壓氣機、燃燒室和渦輪叫做核心發動機或燃氣發生器。當空氣流經渦輪風扇發動機的前端風扇後,分為兩個部分:一部分氣流進入燃氣發生器,叫做內涵道;另一部分從燃氣發生器的外圍通過,稱為外涵道。外涵道與內涵道的流量之比,叫做涵道比,也叫流量比。

涵道比越大,相應的風扇直徑越大,則燃氣用於風扇做功的能量越多,發動機熱效率越高,就越省油。但是風扇越大,重量越大,則加速性(風扇從低轉速到高轉速或者反之)不好,所以大涵道比發動機適合民用,不適合軍用。

噴氣發動機的推力和發動機的淨重之比,稱為發動機的推重比。推重比是一個綜合性的性能指標,它不僅體現噴氣發動機在氣動熱力循環方面的水平,也體現了結構方面的設計水平。目前,高性能的加力式渦輪風扇發動機的推重比可達8~10。

要說明一臺發動機的技術參數,可以概略地用功率與扭矩的大小來標示出來,然而影響功率、扭矩輸出的因素卻很多,其中一個重要因素就是發動機的壓縮比。壓縮比表示活塞由下止點運動到上止點時,氣缸內氣體被壓縮的程度。壓縮比是發動機的重要參數之一。現代汽車發動機的壓縮比,汽油機由於受到爆震的限制,壓縮比一般為8~11。柴油機沒有爆震的限制,壓縮比一般為12~22。

最大推力是指發動機在完全工作的情況下所產生的推力,如果是帶加力的發動機,最大推力就是全加力狀態下的推力,中間推力是不開加力狀態下的最大推力;如果不帶加力,那中間推力和最大推力就是一回事了。


每日點兵


我就是個喜歡軍事裝備的小白編,說的不好請大家見涼,首先說推重比,比較講推重比的發動機一般是戰鬥機上使用的發動機,現在主流的戰機發動機,主要指三代機的發動機,比如F100,F110,AL31,渦扇10等各種在軍用戰鬥機上使用的發動機,一般來說三代機發動機的推重比在8-9,而四代機發動機如F119,F135,AL41,渦扇15等發動機的推重比達10。



扯了一堆,簡單的說推重比,比如說1:8。就是發動機的重量和發動機推力比,就是比如說發動機重1000千克,能夠產生8000千克的推力,這就是推重比8,就是說平均下來發動機的一公斤重量能產生八公斤的推力,這就是推重比1:8,目前最先進的發動機推重比達11,接照美國的宣傳,未來新型五代戰機的發動機推重比將至少為1:15,推力在30噸左右。


壓氣比小編不瞭解,從某熊掌上搜的信息瞭解說出小編的理解,壓縮比就是空氣從飛機進氣道進入發動機壓氣的敢效率高低,壓氣機的壓縮比做的越高,產生的推力就越大,像介紹發動機的七級壓氣機,九級壓氣機,十一級壓氣機,壓縮比的高低就從此看出來,壓縮比越高,壓氣機數量越少,可以提高發動機的推重比。

我覺得前渦輪總溫越高發動機的推力越大。壓氣機的作用就是把空氣壓縮到一定量後送入後光的燃燒室,以為發動機產生推力。



最大推力就是字面上的意思,最大推力分為有加力燃燒室的發動機幼和沒有加力燃燒室的,有加力燃燒室的多為戰鬥機發動機,以F22使用的發動機F119為例,不加力的推力為10.5噸,使用加力燃燒室的推力為15.5噸,在戰鬥機發動機所說的最大推力多為打開加力燃燒室的推力。沒有加力燃燒室的發動機推力有多大就多大。


涵道比這是在渦扇發動機之後才有的概念,所謂的渦噴發動機沒有涵道比,是一點都沒有,渦扇發動機之所以比渦噴省油,就是因為所謂的涵道,不要看只是增加一個涵道,一個渦扇好像很容易,但是如瑞典等工業強國是有研製渦噴發動機的能力,但是到渦扇發動機只能採用別國的發動機。

發動機的涵道比越高越省油,而想要增加涵道比就要把發動機的直徑做的更大,所以我們看到客機的發動機比較粗短,而戰鬥機用的發動機細長,渦扇發動機的缺點就是高空性能不佳,所以戰鬥機發動機的涵道比都在1以下,多為0.5到0.8,F22戰鬥機發動機因為要照顧高空性能而把發動機涵道比做的很低,只有0.25,目前民航客機使用的發動機涵道比都達到10:1。



小編說的不對請大家涼解,畢竟不是專業人士。


墨天工


1.最大推力是直接反應航空發動機大小的指標,越大的飛機需要的發動機最大推力自然就越大。

比如空客A320、波音737這一級別中短程窄體客機所使用的V2500、CFM56發動機單臺最大推力在15噸左右。

再大一點,比如空客A330、波音787這一級別的中遠程中型寬體客機所使用的Trent700、GEnx發動機單臺最大推力在37噸左右。

空客巨無霸A380所使用的GP7200、Trent900發動機單臺最大推力在35~40噸左右,但要知道A380用了四臺發動機。

目前世界上推力最大的航空發動機是GE90-115B,它的單臺最大推力可以達到11500磅(52噸)。

2.再來說說推重比,推重比一般是針對整架飛機而言的,顧名思義就是發動機推力和飛機自身重力的比值,或者你可以把它理解為單位重量的飛機所產生的推力。推重比當然是越大越好,相同推力的發動機,推重比大的也就意味著其自身重量越小。對於一架飛機而言,自身重量減輕就能使飛機更省油或者業載能力增加。

目前主流的民航客機的推重比一般在0.2~0.3左右。比如空客A330的推重比大約為0.27、波音777的推重比約為0.28、空客A320波音737的推重比為0.3左右、搭載了RB211發動機的波音757-200的推重比可達到驚人的0.38左右。

3.再來解釋一下涵道比,要了解涵道比的意義首先得簡單介紹一下渦輪風扇發動機的原理圖。

下圖為一臺渦扇發動機工作時原理圖,我們可以看到渦扇發動機由一個大筒套著一個小筒,中間旋轉的是發動機的轉子葉片,下圖紫色的箭頭表示空氣的流動。我們可以看到一部分空氣從小筒中流過,另一部分從小筒和大筒之間的環形空間流過。我們把小筒的空氣通道叫做內涵道,把小筒和大筒之間的環形空氣通道叫做外涵道。我們把渦扇發動機外涵道與內涵道空氣流量的比值稱作為“涵道比”。

內涵道的空氣會經過燃燒室與燃料混合燃燒做功,因此噴出的氣體溫度較高。而外涵道的空氣不進入燃燒室,只通過發動機最前面的大風扇,因而溫度較低而且流速慢噪聲小。但偏偏就是流過外涵道的空氣產生渦扇發動機的大部分推力,一般外涵道氣流可以佔到單發總推力百分之70左右。

根據熱機原理,較低的溫度能帶來較高的熱力學效率,因此外涵道流過的空氣越多,或者說涵道比越大,發動機更省油。但是涵道比的增大同時會增加的發動機的外形尺寸,這對機動性要求較高的軍機來說是不實用的。因而,大涵道比的發動機一般用在民航客機上,軍機則採用小涵道比的渦扇發動機。

如今的航空發動機製造技術已經發展到了第四代。上世紀50年代出現的第一代渦輪風扇發動機,涵道比較小,只有約為1左右。而如今的渦扇發動機,比如波音787的動力引擎Trent1000和GEnx的涵道比可以達到9~11,燃油經濟性噪音排放指標都比第一代渦扇發動機要進步不少。

4.最後來說說壓縮比。空氣在進入發動機之前的壓力等於外界大氣壓力,空氣被吸入發動機後,經過前部壓氣機的一級級地被不斷壓縮,壓力越來越大體積越來越小,直到進入燃燒室前壓力達到最大。這時的壓力與進入發動機之前的壓力比值就是發動機的壓縮比。壓縮比越高,發動機產生的功率也就越大,對於降低燃油消耗也是有利的。

早期的渦扇發動機壓縮比只有20左右,現如今渦扇發動機的壓縮比已經可以達到40以上,波音777的發動機GE90的壓縮比更是可以達到62:1。


熊貓愛飛行


推重比,壓縮比,最大推力,函道比。

發動機推重比是,發動機最大推力與自身重量的比值。這個最大推力應該是在地面測試的臺架推力,也就是說最大推力。因為發動機的轉速,飛機飛行高度和飛行速度都對發動機的耗油率和推力大小有影響。

所以臺架推力是最大推力,也是發動機測試過程能夠達到的最大值。國內外標註最大推力時,一般為臺架推力值。

推重比的意義很大,對於一個發動機來說,推重比是很重要的數據,因為它是衡量一個發動機最直觀數據之一。

最大推力也很重要,一般來說,推重比越高的航空發動機,最大推力也越大。

飛機能夠取得更高的推力,就可以有更高的推重比,而這個數據對於飛機的機動性能有很大的影響。

壓縮比,氣體被壓縮的程度,壓縮比也是發動機的重要參數之一,一般來說,壓縮比越大,發動機就能有更強的動力輸出,最大推力就能夠越大。

函道比只存在渦輪風扇發動機,如上圖所示,函道比為外函道空氣流量比內涵道空氣流量。因為外函道不需要經過壓氣機,無需消耗燃料,所以函道比越大的發動機通常更省油,更適合大航程飛機。而函道比較小的發動機更加適合高速飛行。


英雄光


圖注:F119-PW-100發動機,是推重比10一級先進航空發動機的代表

航空發動機的推重比,是指發動機的最大推力與發動機自身重量之比,推重比越大,則意味著發動機的推力指標越高,性能越好,推重比是衡量航空發動機性能的最重要指標之一。當今主流的第三代航空發動機和第四代航空發動機,推重比分別為8一級和10一級。

壓縮比,正確的稱呼應該是壓比,它是指壓氣機的出口總壓與進口總壓之比。壓比是衡量航空發動機中最重要的部件之一壓氣機性能的最重要參數指標,衡量發動機壓氣機性能的壓比具體而言主要分為級壓比和總壓比兩個,前者是指多級壓氣機每一級的壓比,後者則指整個壓氣機的壓比。我們知道,航空發動機是吸入大流量空氣,然後通過壓氣機對其進行壓縮,再將壓縮空氣送入燃燒室進行燃燒來獲得推力的,這就意味著壓比越高,空氣壓縮的量就越大,進入發動機的空氣流量就越大,燃燒室燃燒獲得的能量就越大,發動機推力就越大,因此隨著航空發動機的發展,壓比越來越高。而分種類而言,小涵道比渦扇發動機的壓比要明顯小於高涵道比發動機,目前現役的先進高涵道比渦扇發動機,其總壓比已經能達到40~50的水平。

發動機的最大推力是指航空發動機燃燒室在供油量和空氣流量相匹配的最大情況下所能達到的最大推力指標,對於無加力燃燒室的航空發動機而言,最大推力只有一個。而對於有加力燃燒室的現代軍用渦扇發動機而言,最大推力參數有兩個,一個是在不開加力燃燒室情況下的最大推力,也稱作軍用推力;另一個是開加力燃燒室情況下的最大推力,也叫“最大加力推力”。

涵道比,是在渦扇發動機出現後出現的概念,也叫旁通比,是指渦扇發動機外涵道與內涵道所通過的空氣流量比值。涵道比越大,則意味著外涵道通過的空氣流量與內涵道空氣流量之間差距越懸殊。其中。內涵道的空氣進入燃燒室與燃料混合,燃燒做功,外涵道的空氣不進入燃燒室,而是與內涵道流出的燃氣相混合後排出。外涵道的空氣只通過風扇,流速較慢,且是低溫,內涵道排出的是高溫燃氣,兩種氣體混合後降低了噴嘴平均流速與溫度,較低的流速帶來了較高的推進效率和較低的噪聲,而根據熱機原理,較低的溫度能帶來較高的熱力學效率。兩種因素共同作用,使渦扇發動機在相同油耗的情況下能獲得比渦噴發動機更大的推力。根據涵道比的不同,渦扇發動機有不同的性質和用途。其中小涵道比渦扇發動機阻力較小,多用於戰鬥機;而高涵道比渦扇發動機油耗更低,多用於民航客機和運輸機。渦噴發動機,則可以看作是涵道比為零的渦扇發動機。當前的絕大多數渦扇發動機,涵道比都是固定的,但目前隨著技術發展,以GE通用動力公司為代表的發動機巨頭,開始研製下一代變循環發動機,可以通過調節來改變涵道比,優化發動機性能。


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