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主题:【原创】漫谈涡扇发动机系列之转子 -- 毛驴骑士

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    • 家园 很有教育意义,花

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    • 家园 上花鼓励

      俺一直以来就对飞机发动机抱有好奇心

    • 家园 不错不错,花!
    • 家园 好科普

      河里牛人多阿。

    • 家园 【原创】前置风扇与后置风扇

      59年,现今世界的三大航空发动机巨子——罗.罗、普惠、GE都推出了各自的第一代涡扇发动机。这其中,罗罗

      的“康维”和普惠的JT-3D用的是前置风扇设计,而GE的CJ805-23则用的是另类的后置风扇设计。

      在涡扇发动机发展的初期,受当时的技术水平和材料以及加工工艺的限制,设计师们遇到相当大的困难。首先,

      由于大直径的风扇和相对较小的低压压气机连动,风扇叶片的翼尖部分的线速度超过了音速,这个问题在当时是很难

      解决的,由于当时还没有CFD或者任何可利用的公式来计算,所以工程师只能用一次又一次的试验来发现、解决问题

      (写到这不禁想起了中国“歼八”的十年试飞之路,也差不多是同样境遇,没有经验,没有太多理论基础,缺乏试验

      的条件和设备,只能靠英勇的试飞员出生入死去试飞再修改);再者,由于压气机前面多了风扇,使得压气机的工作

      被风扇所干扰,最后,当时还没有出现宽弦叶片技术,所用的风扇叶片还是细长形的,高速转动下很容易引起振动。

      而GE采用的后风扇设计则一下子完全避开这三个最主要的困难。CJ805-23的后风扇其实就是一个双节的叶片,

      叶片下半部分是涡轮叶片,上半部分则是风扇叶片。这样的一个叶片就像涡轴发动机的自由涡轮一样被放在内涵核心

      机的尾部,叶片和核心发动机的转子没有丝毫的机械联系,这样一来,工程师可以随心所欲来设计风扇的转速;后置

      的风扇也不会对前端的压气机造成不良影响。但是同样的,有利必有弊。

      首先是风扇的受热不均匀,因为叶片的下半部分是涡轮,工作时最高温度达到560度,而上半部分的风扇最低温

      度只有38度,这样叶片受热不均极易造成金属疲劳;其次,由于后风扇不像前置风扇那样工作在发动机的冷端,而是

      工作在发动机的热端,这样一来可靠性随之下降,而飞机对其动力部分的最基本的要求之一就是要可靠性非常之高,

      “万无一失”都是不能接受的;最后,由于风扇后置,使得发动机前小后大,在飞行阻力上也要大于前置发动机。

      随着设计水平的提高以及材料工艺的进步,前置风扇综合下来比后置风扇有着更多的优越性,所以,现在看到的

      涡扇发动机,都已经是前置风扇的设计了。

      • 家园 请教一下:采用后置风扇的发动机能增加加力段吗?
      • 家园 献花!

        那后置风扇还有回生的机会吗?材料和冷却技术进步了,似乎可以用空气气冷将涡轮段的热量带到风扇段散发?浆扇(propfan)好像有后置prop的,应该就是把风扇罩去掉的后置风扇吧?

        • 家园 后置风扇

          最新的发动机的趋势是增加涡轮进口温度(一般都在1750K以上)来提高推重比,这样一来本身涡轮叶片就工作在其材料自身熔点以上,这时的空心气冷叶片可以帮助涡轮叶片本身实际温度降到可接受的程度。所以这样一来,对后置风扇而言,其实冷热更不均匀。也许等到陶瓷叶片技术真正成熟以后,后置风扇也许也是可以重生。

    • 家园 欢迎!

      这下发动机也不用愁了

    • 家园 好文!

      一个问题:涡喷不是比涡扇推重比高吗?涡喷的问题应该是油耗,而不是推重比。是不是我弄错了?

      后面从燃烧室-〉涡轮-〉压气机-〉风扇如何?

      能不能说说前置风扇、后置风扇的好处?

      • 家园 回晨枫大大

        查了一下,现役的涡喷和涡扇,还是涡扇的推重比更高,个人以为:1,现在各国都是发展涡扇为主,所以相比较技术较涡喷先进,故推重比高一些也属正常;2,涡扇的相当一部分推力由风扇产生,相比之下,涡喷则没有这个条件;3,如果不考虑油耗问题,依照现在的技术水平涡喷也许是可以做得推重比比涡扇更高,毕竟运动部件更少,更容易优化。

        • 家园 靠省油减重才是硬道理

          让涡喷比涡扇推重比高不难,但是涡喷太费油了。费油你就得多装油,增加载油重量,跟发动机减少的重量一比就发现得不偿失了。

        • 家园 谢谢澄清
    • 家园 good!
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