航空发动机

航空发动机

今天来说航空发动机吧,总是说工业皇冠的明珠啥的。

技术路线和型号

活塞

二战时的技术,原理目测和汽车发动机类似,航空器基本不用这个了。

涡喷

涡轮喷气发动机,可分为三个主要组件:压气机、燃烧室和涡轮。动力完全来自喷出去的气。

涡桨

图95那种,风扇前面有个桨,主要的推动力来自桨。涡桨不能超音速。

涡扇

涡扇和涡喷对比,可以看到涡扇是在涡喷外面套个壳子,进气口加了更大的风扇,动力来源于风扇的推力以及高温高压气体向后喷出。

涡轴

直升机上用的。

冲压

思路是高速情况下,气体进发动机就已经是高速加压过的,直接点燃就可以,把压气机涡轮直接省了(!)。堪称返璞归真,不过这明显有低速怎么启动的问题。在导弹之类可以用。

爆震

这玩意没弄懂。

涵道比

涡喷、涡桨的推力有一部分来自外面的风扇旋转吹气,有一部分来自燃烧室喷出的高压燃气。也就是说,进入发动机的空气部分被风扇扇出去,部分被燃烧室喷出去。扇出去的空气的质量:喷出去的空气的质量=涵道比。 涵道比高,那么低速下燃油经济性就更好,同时高速性能变差。

涡喷机相当于涵道比为零,因为它没有扇出去的空气质量。

大部分现代战斗机采用的涡扇发动机是低涵道比发动机,喷出的气体所占比重较大,涵道比不到1,一般是0.5-0.9吧。

大部分现代军用运输机、几乎全部民航机采用的涡扇都是大涵道比发动机,扇出的气体所占比重较大,一般涵道比能有6-9,现在据说已经有涵道比超过10的涡扇发动机啦。涡桨发动机相当于涡扇机的外涵道无限扩大,因为螺旋桨扇出去的气体几乎是全部的动力来源。当然也不尽然,听说图-95在飞到0.9马赫的时候,喷气推力所占比例能超过1/3。

变循环

可以调整涵道比的发动机,目前是比较先进的技术,只有美帝的通用动力会。

推重比、平均故障时间

参数很多,简单理解就是推力大不大,平均故障时间。另外军品和民用会有不同侧重。

世界领先的型号

通用

GE-9X: 777X上用的,最大推力的发动机。 起飞推力 105,000 lbf(470 kN) 涵道比 10:1

普惠

普惠以军用闻名,民用上也有,名声没那么大。 F22发动机:F-119: 最大推力: 35000磅(156千牛) 推重比: 6.7:1(中间推力)

F35发动机:F-135: 最大加力推力(kN):178(原型)、191.3(量产型) 涵道比:0.57 推重比:10.5(原型)、11.7(量产型)

罗罗

Trent XWB - 三轴涡轮风扇 高涵道比:9.3 起飞推力:75,000 - 97,000lbf(330 - 430KN)[13] 风扇直径:3.0m(118in)

Trent 800 最大推力: 93,400磅(415千牛) 功率重量比:

CFM

CFM是美国通用和法国赛峰/斯奈克码联合的公司,生产的leap1非常流行,被波音737,空客320,商飞c919选中作为发动机。由于单通道200座左右飞机是飞机市场的主力。

土星-俄罗斯

AL-31F,国内一直依赖于进口俄国的这个发动机。

我国的现状和发展速度

WS-10: 太行。看下图,也算是挺成熟了。可以说是广泛应用了。

WS-15: 峨眉,还没量产。小涵道比,可以说是WS-10的下一代产品。

WS-18: 仿制俄国的产品,成熟,已应用在轰6,运20等

WS-20: 据传运20在实验ws-20(即酒桶型)。根据近来官方信息看,ws-20在运20上使用已经是真的了。

CJ-1000: 国产大涵道比民用航发,c919的leap1-c的国产替代。目前还没交付,从c919 2021交付目标拖延,以及c919本身还没体现商业价值来看,配备cj-1000的c919要能够真的进入商业航线路还漫长,3-5年能看到就不错了。

总结

航发是我国航空工业和国外的最大差距,这篇帖子的数据来看,也确实是这样。但是能看到从战斗机的小涵道比,运输机的大涵道比,民用的大涵道比都有产品线规划,且近年来在切实推进,比如ws-20上运-20,ws-10c上J-20,出口巴铁的j-10c也是用的ws-10,这都是确实的信息。可以说在军用领域,我国航发已经开始走到自主的开端。民用上距离就差的比较多,不过c919本身就是重度依赖于外国尤其是美国的技术,毕竟民用大飞机得现有平台,再做替代。

引用

链接:https://www.zhihu.com/question/19787935/answer/12963029 https://www.aecc.cn/cpbw/cpgc/index.shtml

预计首发 2022-03-20