涡轮喷气发动机原理及工作方式

如题所述

涡轮喷气发动机凭借其独特的喷气推进技术,克服了火箭和冲压喷气发动机的局限。其关键在于涡轮驱动的压气机,使得发动机在低速状态下也能提供强大的推力。涡轮喷气发动机以“工作循环”运行,吸气、压缩、加热空气,使其以极高的速度(2000英尺/秒或1400英里/小时)从推进喷管喷出。这个过程中,高速喷气流驱动压气机和涡轮旋转,形成持续的工作循环。涡轮发动机结构简单,由压气机、涡轮和燃烧室组成,尽管热力和气动力问题复杂,如高温、气流变化和排气系统设计,但基本原理清晰。



发动机的推进效率与飞行速度紧密相关。在低速(450英里/小时以下)时,纯喷气发动机效率低于螺旋桨发动机,而涡轮喷气发动机在高速(超过350英里/小时)时更适用。因此,中等速度飞行可能采用涡轮螺旋桨发动机,它们在(M1.0)时,内外涵发动机和涵道风扇发动机等替代方案更高效,因为它们的排气流量大、喷气速度低,推进效率接近或超过涡轮螺旋桨发动机。涡轮喷气发动机在亚音速时效率最低,但超音速飞行(M>1.0)时,其推进效率迅速提升,如F-22使用的F-119发动机,通过减小涵道比,优化超音速巡航性能。



涡轮喷气发动机与涡扇发动机各有优劣,涡扇发动机在某些超音速条件下可能耗油较高。可调进气道涡轮冲压喷气发动机则结合了涡喷与冲压喷气的优点,根据飞行状态切换工作模式,特别适合高速和高马赫数巡航。涡轮火箭发动机则自带氧化剂,燃气温度极高,需要额外冷却,适合高空高速且加速性能要求高的应用,如截击机和航天器发射载机。




扩展资料

涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力。油耗比涡轮风扇发动机高。涡喷发动机分为离心式与轴流式两种,离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年取得发明专利,但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天,没有参加第二次世界大战,轴流式诞生在德国,并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力参加了1945年末的战斗。相比起离心式涡喷发动机,轴流式具有横截面小,压缩比高的优点,当今的涡喷发动机均为轴流式。

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