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近百年来,如果没有喷气式发动机技术的进步,飞机的大型化和高速化就无法实现了。安装在机翼下面的喷气式发动机是飞机最重要的部件之一。本文会逐一为大家解释喷气式发动机背后的技术。
喷气式发动机使飞机保持前进应用了一个简单的原理,和使气球运动的原理一样。没错,它就是非常著名的牛顿第三运动定律。
就像空气能使气球运动一样,喷气发动机尾部的高速气流产生的反作用力,推动了飞机向前运动。

所以,喷气式发动机的工作就是在出口处产生高速喷气。喷射的速度越高,产生的推力就越大,正是推力使飞机向前运动。

如此高速的喷气应用了一系列的技术。如果你可以把吸入的空气加热到很高的温度,它会极大地膨胀并且将产生高速射流。

为了达到这个目的,要用到一个燃烧室,雾化形式的煤油在燃烧室被燃烧。

有效的燃烧需要空气达到适当的高温和压力,为了使空气达到上述的条件,要用到一组多级压缩机。

压缩机旋转的叶片会增加气流的通量,使它的温度和压力升高到可以维持燃烧的程度。

压缩机放置在燃烧室后面的涡轮处,获得能量从而旋转,压缩机和涡轮连接在一根轴上,从燃烧室喷出的高能气流推动了涡轮叶片的旋转。

你可以看到,涡轮叶片有一个特殊的翼型,可以产生升力使叶片旋转。

因为涡轮吸收了一部分气流的能量,所以气流的压力就降低了。

通过这些步骤,就达到了我们的目的。高温高速的空气从引擎的出口处射出,引擎罩在位于出口处变窄,这又进一步增加了喷射速度。

简单说,压缩机、燃烧室和涡轮的同步运作,使得飞机向前飞行。

现代的飞机使用了一个略有改进的压缩机-涡轮组合,叫做双轴型。这里使用了两组独立的涡轮-多级压缩机组合,外侧压缩机-涡轮组合的轴同心地穿过了内侧压缩机-涡轮组合的轴。

外侧的涡轮受到低能量气流的(吹动),并将以比内侧涡轮慢一点的速度转动。低压区的涡轮叶片要更长,这种低速气流会有助于减少在根部所引发的离心应力。因此,提高了叶片寿命。

一些现代飞机还使用了三轴引擎,到目前为止我们讨论的引擎 更具体地称为涡轮喷气发动机。涡喷发动机常常产生很大的噪音,一项革命性的改进被应用到飞机发动机中。

就是把一个大型的风扇安装在低压区的轴上,这类发动机叫做涡轮风扇发动机,并且几乎每架商用飞机上都使用这种引擎。

涡扇发动机的外涵道中会流过大量空气,每个狭窄的外涵道管都使得流过的空气获得了很高的喷射速度。

在涡扇发动机中大部分的推力都来自于风扇的反作用力。

此外,风扇通过吸进更多的空气大大提升了系统中的空气流量。因此,它帮助提高了推力。
这意味着只需增加一点燃油,就可以实现高推力。这就是为什么涡扇发动机有很高的燃油经济性。
喷气式发动机发出的噪音在于 出口处空气的喷射速度。由于在涡扇发动机中,流过外涵道的冷空气和流过内涵道的热空气混合,可以把空气的出口速度保持在一定限度内,因此它克服了噪音问题。

由于有着更安静的排气和更好的燃油经济性,涡扇发动机将继续主导飞机的推进系统。

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