渦扇發動機和渦噴發動機如果直徑一樣,推進效率是不是也一樣?

時間 2021-05-12 00:42:53

1樓:

哪個戰鬥機涵道比這麼高,一般都在1以下吧,F135才0.57左右。

其實戰鬥機不用窩噴最主要原因還是窩噴耗油,你不想得到乙個機場保衛者吧。

2樓:

瀉藥,看到前面一串發公式的我不敢裝逼了。XSK

好吧…一般來說渦扇發動機的涵道比越大那麼它的高空高速效率就會越低,所以為了支援超巡,F-119PW100的涵道比據說連0.3都不到。而YF-120則直接走了變迴圈這條發展方向,高速時關閉外涵道當做渦噴發動機使用。

3樓:

有乙個這樣的悖論:發動機出口氣流速度越高,推力越大,但效率越低。

所以涵道比嘛,就是推力和效率之間的乙個中間人,你要大推力不在乎油錢,給你小涵道或不要外涵成渦噴發動機;你要在乎油錢續航就大涵道比渦扇發動機。

就跟老婆和媽是不可調和的產物,看你想向著誰一樣。

而且,戰鬥機的涵道比到不了1.5這麼大!0.2是一般的戰鬥機涵道比。

4樓:神憤業炎

另乙個指標),不同尺寸的發動機可以達到相同的推進效率。

下面擺公式,為了使公式看起來簡單,推之前我先做一些簡化假設(為了嚴謹嘛,跳過也不影響故事結構):

假設1. 高溫燃氣在尾噴管完全膨脹,發動機進出口壓差為0;

假設2. 忽略出口燃氣流量與入口空氣流量的差別,也就是忽略燃燒室噴進去的那點兒燃油;

假設3. 發動機入口和出口的截面積相等,其實本身差別就不大。

推力:推進功率:

有效功率:

推進效率:

從公式②看出,進出口的速度比決定了推進效率,因為渦扇的排氣速度較低,所以它的推進效率較高。但是效率高不見得推力大,當推進效率為100%時,,此時,從公式①可以看出,推力為0,效率滿分而不產生推力的發動機並沒有什麼卵用。高效率和大推力怎麼兼得?

後面再說。

從能量利用的角度考慮,隨高溫燃氣流失的能量為:

可以看出,排氣速度越高,損失的能量也越多。

從焓熵圖的角度考慮(這裡先挖個坑,有空再填)

總之,進氣速度一定的情況下,由於渦扇的排氣速度低於渦噴,所以渦扇的推進效率高,但是渦噴的推力更大(別說的好像渦噴沒有優點一樣)。

在民機上,渦扇可以降低耗油率(效率高),降低噪音(排氣速度低),減少汙染物排放(內涵燃燒充分),這些優點足以使得重視經濟效益、重視顧客感受、重視環保意識的商業客機摒棄渦噴,轉投渦扇了,事實上,目前先進客機基本全部選用渦扇了。當然,通航或支線還有在用活塞、渦槳的,在此不再多提。

在軍機上,內涵道的高溫燃氣和外涵道的低溫空氣是先混合好後再排放的,即混排,這樣可以為加力燃燒室補充新鮮空氣(感謝 @孟德爾 的補充),也可以降低排氣溫度,減小被紅外探測到的風險,達到一定程度上的隱身目的。民機沒有被探測、被擊落的擔憂,所以內、外涵道的氣流是分別排出的,即分排,這樣,外涵道不用做那麼長,還可以減重嘛。

此外,民用渦扇的涵道比出奇的高,進口風扇的葉片長度都快趕上成年人的身高了(GE90的風扇直徑3.43公尺,Trent800的風扇直徑2.79公尺),為什麼呢?

因為客機要運輸好多乘客,這就需要很大的推力,前面說了,你為了提高效率,選了渦扇,犧牲了推力,而現在你又想要提高推力,怎麼辦?只能增加涵道比,加大進氣流量,即公式①中的,這樣商用大涵道比渦扇發動機就能做到既省油推力又大

當然,這種大涵道比是不可能用在戰鬥機上的,因為戰鬥機的發動機一般都是裝在肚子裡的,怎麼可能造的那麼粗嘛,並且越粗,迎風面積越大,這也是追求機動性的戰鬥機所不能接受的。

話說回來,民用渦扇的外涵道是不是越粗越好呢?也不是,因為外涵道直徑太大的話,風扇葉片的葉尖速度就會很高,這對材料的結構強度提出了新的挑戰(材料的鍋要甩給搞材料的小夥伴)。

羅羅公司有乙個非常好的創意,用乙個核心機去驅動幾個分布式的風扇,這樣既提高了涵道比,又不至於葉尖速度過大。詳見:空客2023年推出混合動力概念客機E-Airbus|2023年

就尺寸而言,直觀的感受就是,民用渦扇粗而短,軍用渦扇細而長。(想歪歪的小夥伴自覺面壁去)

5樓:天色

主要看氣流速度…渦扇低速下效率高因為空氣流的質量大形成大推力。在高速下風扇就有個阻力,渦噴反而會提供高速的氣流形成比較有效率的推力

6樓:jcr

渦扇有內外函道,簡單點來說就是把渦噴排出的高溫氣體與低溫氣體混合後膨脹後再噴出,更充分的利用內能,耗能更低,但正因此渦扇不適宜超音速飛行

7樓:小火龍

要回答這個問題先得說一下渦扇發動機比渦噴發動機效率高的原理。從力的角度來看,燃氣渦輪發動機產生推力的基本原理就是動量定理:[其中角標9指的是尾噴管出口截面,0指的是進氣道入口截面,指每公斤工質單位時間產生的推力],顯然出口速度越大推力越大。

而從能量的角度來看,發動機從尾噴管噴出的氣流相對於來流的速度(即絕對速度)為,工質的相對速度來自發動機的迴圈功,顯然從能量角度來看這部分隨著工質流出發動機的動能實際上是很大一部分動能損失——餘速損失,越大,動能損失越大,推進效率也越低。

在增大推力(或至少是保持推力)的同時增大推進效率的方法就是:在保證迴圈功不變的情況下,增大流量。簡單說就是將迴圈功重新分配到原氣流和外涵道氣流上,使出口速度下降,餘速損失降低,也就增大了推進效率(實際上同時也提高了推力)。

從這裡題主應該就能看出問題了,這裡的增大流量是要在保持迴圈功的情況下的,也就是說增大的氣流流量不能參與做功(否則就不存在迴圈功的重新分配問題了),因此簡單的「增大外徑」不能提高發動機的推進效率。除了極大地降低耗油率外,外涵道還有提高推力,提高加力比,提高工作裕度,有利於隱身,提供冷卻氣流等多種優點,所以3代以上的發動機基本上都是渦扇了。

之後再說一下樓主所說的提高發動機外徑的問題。在核心機(高壓壓氣機+燃燒室+渦輪)相同的情況下,單純增大低壓壓氣機外徑基本沒有任何用:氣流流過「滿是葉片」壓氣機與流過「啥都沒有」的外涵道是完全不一樣的,低壓壓氣機的流動要極大的受制於之後高壓壓氣機的流動。

【實際上發動機的比較重要的部分就是核心機,乙個好的核心機乙個公司可以玩好幾年的,從軍用到民用有可能用的都是乙個核心機,還有換到地面燃氣輪機的。因此此處分析自然是預設同乙個核心機,實際上核心機都不一樣也就沒什麼分析意義了。】

綜上,渦扇發動機相對於渦噴發動機是乙個革命性的進步,絕不是簡單的提高外徑就能彌補的。

8樓:

那就是涵道比為1嘛

推進效率還是渦扇高啊

因為風扇的存在,同樣的推力,渦扇發動機是通過輸入大質量的低速氣流實現的;渦噴是小質量的高速氣流實現的。能量的話,mv2/2的話,還是渦扇消耗的能量少

9樓:免免呀

推進效率絕對不一樣做成一樣的話效率絕對渦扇高所爆發的能量絕對是渦噴高

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