要说航空发动机的名字可真是折磨人,
什么涡喷、涡扇、涡桨、涡轴……
好多博主都试图讲清楚这些发动机的区别,
放出了数不清的图,说了数不清的话,
结果大家还是听得云里雾里,一脸问号。
没办法,可能他们自己也搞不清楚,只能人云亦云了。
那么到底这些发动机有什么区别?
看我航小北几段话就讲清楚航空发动机分类。
为什么航空发动机是“涡”字辈?
大家首先看到的是航空发动机都是“涡”字辈,
涡喷、涡扇、涡桨、涡轴……
是不是这样?
那么为什么都带个“涡”字?
敲黑板,重点来了!
这个“涡”指的是“涡轮”。
汽车里也有“涡轮增压”,
有涡轮增压的汽车会更贵一些,
那么这个涡轮为什么这么重要?
因为涡轮是发动机动力的来源。
简单说,涡轮就是这么一个东西:
高温高压气体推着一个盘子转动。
风吹动风车,风车转
形象一点儿:就是用高温高压气体推动转起来的风车,
风吹动风车带动磨盘转动可以磨面粉;
高温高压燃气推动涡轮转动就可以驱动整个发动机了。
高温燃气吹动涡轮,涡轮转(这个动图转反了)
而正是因为涡轮是现代航空发动机动力的来源,
所以现代航空发动机都带个“涡”字。
动力怎么来的知道了,那么动力是怎么没的?
我不想知道我是怎么来的,
我就想知道我是怎么没的。
动力是从涡轮来,那么这些动力又到哪儿去了?
重点来了!敲黑板!
这些动力都驱动空气向后运动了。
这个道理很简单,
你驱动空气往后运动,
你就获得了一个往前运动的力。
想要明白航空发动机为什么能有向前的力,
只要知道上面这两句话就行了。
但是,怎么驱动空气运动呢?
又该驱动多少空气向后运动呢?
于是问题就来了,
这就需要八仙过海、各显神通。
这也是为什么都是“涡”字辈的,
但是“涡”后面的那个字却不一样。
(涡轮还有其他作用,但我们今天只讲主要矛盾)
从游泳说到航空发动机。
游泳大家都游过,
但是游泳跟航空发动机有什么关系呢?
我想问,大家有没有一种在水里游泳“使不上劲”的感觉?
简单说,你拿手拼命划拉水,但是水都从指缝之间溜走了,
所以才会觉得使不上劲。
那么怎么办呢?
很简单,用脚蹼。
穿上脚蹼游泳更“得劲”
穿上之后立马游泳速度唰唰地。
这是为什么呢?
原因是这样的:
你拍打四肢,
把水往后推,获得一个向前的力,
因为你能把更多的水往后推,所以会获得更大的向前的力,
航空发动机也是一样,
涡轮驱动发动机转动,
发动机转动把空气往后推,
只有把更多的空气往后推,航空发动机才更容易向前进。
你穿上脚蹼之后游泳更省力;
所以游泳和航空发动机的原理有相通的地方。
就是小胳膊瞎划拉,
好好的燃气都直接喷出去了,
所以费油的不行,
命名规则:涡轮+喷气->涡喷。
就跟我们平时用的电风扇差不多的东西,
航空发动机上的“风扇”
发动机的分解图,蓝色部分展示的是涡轮驱动风扇转
涡轮跟风扇连在一起,燃气吹动涡轮带着风扇转动。
风扇不大,搅动的空气不多,所以一般省油,
命名规则:涡轮+风扇->涡扇。
中等大小的脚蹼是“桨叶”,
就像是风车一样,但是直径更大,
航空发动机上的“桨叶”
直径大,搅动的空气更多,所以更省油一些,
命名规则:涡轮+桨叶->涡桨。
更大的脚蹼是“螺旋桨”,
发动机上的“螺旋桨”
直径更大了,甚至于涡轮已经“带不动”这个大家伙,
所以得要带上一个庞大的变速箱,
发动机通过传动轴连着齿轮变速箱
把涡轮的动力通过一根轴传到螺旋桨上去,
也就是说涡轮直接带动的不是螺旋桨,而是传动轴,
命名规则:涡轮+传动轴->涡轴。
看见没有,从涡喷到涡扇到涡桨到涡轴,
“脚蹼”越来越大,
发动机越来越省油、推力越来越强。
那么有些人问了:我们经常说的涵道比是什么?
敲黑板,重点又来了!
其实涵道比就是指的你额外搅动的空气的比例,
比例越大,就代表额外搅动的空气越多,
刚刚我们说的“脚蹼更大”只是一个形象的说法,
这里的“涵道比”才是更加专业的说法。
涡喷发动机涵道比最小,涡扇高一点儿,涡桨更高……
下面这张图就是不同涵道比发动机的耗油率,
可以看到,涵道比越高代表“脚蹼”越大,
涡轮驱动下发动机额外搅动的空气越多,
最终的结果就是发动机更省油,
而且我们也看清楚了航空发动机的命名规则,
两个字分别代表的“动力怎么来的”和“动力怎么没的”,
安排的明明白白。
但是,重点来了,敲黑板
“脚蹼”大不是只有好处没有坏处,
最大的坏处就是:阻力大。
你就想,飞机发动机前面有那么大的风扇,
这得是多大的阻力?
比如说,有些追求高速性能的战斗机,
就得用涵道比更小的发动机,
费点儿油也认了,速度才是第一位。
但是,客机和运输机就对速度没有那么多要求了,
飞的慢一点儿也没关系,
所以可以用大涵道比的航空发动机,
特别是像军用运输机,
这种飞机不会飞很快,也不限制噪音,
所以很多都会用涡桨发动机,
因为涡桨发动机最省油。
C-130军用运输机和涡桨发动机
总之,不同类型的发动机有不同的特点,
优点和缺点都很明确,
不同种类的飞机根据自己的需求选择发动机。
总结
不同类型的发动机,
是根据“动力是怎么来的”和“动力是怎么没的”,
这两个问题来命名的。
动力都是涡轮产生的,
但是不同发动机消耗动力的方式不一样,
所以才有了不一样的发动机名字。
涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机……
这些名字不是随便叫出来的。
发动机涵道比越大越省油,
涡喷费油,涡扇次之,涡桨再次……
但是省油的同时阻力更大,不适合高速飞行,
所以不同的飞机根据自身的特点会选择不一样的发动机,
从而在高速性能和省油之间获得一个平衡。
以上就是航空发动机是如何分类的,
我讲明白了吗?
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