航空发动机

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 15:59:31
有感于A400M的TP400D6发动机所出现的问题,想到以A400M 141吨的最大起飞重量,如果以不低于0.25的推重比去计算的话,TP400D6的推力是不小于8.8吨的。这不低于8.8吨的推力在涡桨发动机上所体现的是高达8兆瓦以上的轴功率。

对于大推力发动机而言,是否涡桨比涡扇的研发难度和制造成本更高呢?

俄罗斯的NK12推力虽然大,但其内部构造简单原始。 我印象中,NK12的结构是集合了压气机和涡轮的单转子去直接去带动减速器驱动螺旋桨,不仅不是三转子结构,甚至没有自由涡轮。所以其研发制造难度恐怕是低于TP400D6的。

是否对于大推力涡桨而言,必须采用三转子呢?必须采用全轴流式压气机吗?必须采用8叶螺旋桨吗?有感于A400M的TP400D6发动机所出现的问题,想到以A400M 141吨的最大起飞重量,如果以不低于0.25的推重比去计算的话,TP400D6的推力是不小于8.8吨的。这不低于8.8吨的推力在涡桨发动机上所体现的是高达8兆瓦以上的轴功率。

对于大推力发动机而言,是否涡桨比涡扇的研发难度和制造成本更高呢?

俄罗斯的NK12推力虽然大,但其内部构造简单原始。 我印象中,NK12的结构是集合了压气机和涡轮的单转子去直接去带动减速器驱动螺旋桨,不仅不是三转子结构,甚至没有自由涡轮。所以其研发制造难度恐怕是低于TP400D6的。

是否对于大推力涡桨而言,必须采用三转子呢?必须采用全轴流式压气机吗?必须采用8叶螺旋桨吗?
螺旋桨是飞行速度越快,拉力越小的,哪来什么相同推力?
1.  涡轮级数要多点,最大限度将高温高压燃气动能转化为机械能。涡轮有自由和非自由之分。
2.  减速齿轮箱。
涡桨的难度相对会低一些。

NK12的水平,在当年并不低,只是相对现在的标准低而已。
dddd_dh_2000 发表于 2016-6-10 18:22
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NK12不是涡浆了而是介于涡浆跟跟涡扇之间的浆扇发动机,速度达到一定速度那个浆就不转了,有了这神器图95的速度跟用涡喷发动机的B52速度都差不多
对于大功率涡桨发动机的话,双转子(不算带动螺旋桨的动力涡轮,算上的话可以算是楼主所说的三转子吧)、轴流压气机是现在的发展趋势(毕竟轴流压气机迎风面积小,对于较大功率的涡桨发动机更适合)。涡桨发动机在这些方面越来越靠近涡扇了。最新的涡桨发动机在压比和涡前温度这些方面还是大都比不上新一代涡扇发动机,怎么能说涡桨比涡扇难呢?不过涡桨发动机的优势就在于,即使压比、涡前温度比涡扇发动机低,涡桨飞机还是能比涡扇省油。

fengsa 发表于 2016-6-12 18:11
对于大功率涡桨发动机的话,双转子(不算带动螺旋桨的动力涡轮,算上的话可以算是楼主所说的三转子吧)、轴 ...


大功率涡桨, 6片桨叶怕是不能满足推进要求了. 8片桨叶在成本上要比6片桨叶要大吧? 还有一点就是大功率涡桨,减速器得有更高的功率传动能力,不仅如此,减速器本身在功率承受/传动能力上,其传动效率也不能低.最后一点,减速器本身的自重还不能太大. 航发的减速器, 比船用燃机所采用的减速器,对于功率重量比有更严格的要求.


话说齿轮传动风扇, 我看大家讨论的一点就是, 齿轮涡扇的减速器是个难点.  因为对于一款推力超过10吨的大涵比齿轮涡扇而言,其减速器要对风扇传递相当大的功率,而且自重还得轻.
fengsa 发表于 2016-6-12 18:11
对于大功率涡桨发动机的话,双转子(不算带动螺旋桨的动力涡轮,算上的话可以算是楼主所说的三转子吧)、轴 ...


大功率涡桨, 6片桨叶怕是不能满足推进要求了. 8片桨叶在成本上要比6片桨叶要大吧? 还有一点就是大功率涡桨,减速器得有更高的功率传动能力,不仅如此,减速器本身在功率承受/传动能力上,其传动效率也不能低.最后一点,减速器本身的自重还不能太大. 航发的减速器, 比船用燃机所采用的减速器,对于功率重量比有更严格的要求.


话说齿轮传动风扇, 我看大家讨论的一点就是, 齿轮涡扇的减速器是个难点.  因为对于一款推力超过10吨的大涵比齿轮涡扇而言,其减速器要对风扇传递相当大的功率,而且自重还得轻.

PolarBaby 发表于 2016-6-12 19:36
大功率涡桨, 6片桨叶怕是不能满足推进要求了. 8片桨叶在成本上要比6片桨叶要难吧? 还有一点就是大功率 ...


主要是目前采用的是恒(定转)速(可)变(螺)距桨,变距机构比较麻烦。

叶片数其实不是大问题,随着宽弦叶片的普及使用,叶片数是可以减少的。

目前的主要问题在于叶片超音速设计,没有什么比较好的方式实现,齿轮传动主要的原因也在于输出轴由于涡轮直径匹配的问题导致转速差过大。

减速器最大的问题在于不仅传递功率大,而且减速比也大,而且越是大功率,这个问题就越严重,如何高效低耗实现输出就是个大问题。

另外就是涡桨的噪声问题和安全问题,军用也就马马虎虎,民用实在是尴尬。

毛子的HK93可以看做是一个尝试,个人是比较欣赏这种设计,是不是能成功上位又是另外一码事了。

个人以为,发展宽(转速)范围高密度涵道定距桨才是正途,尽管在部分包线范围的效率上要做出一定的牺牲(驱动涡轮很多时候需要工作在非理想转速上),然而简单实用,在巡航点附近与变距桨相比效率可能更高,以前使用活塞机要大范围变速比较难(活塞机的输出扭矩在一定范围内是近似恒定,输出功率取决于转速,并且活塞环限制了活塞机的转速),但是现在是涡轮机,应该考虑变通了。
PolarBaby 发表于 2016-6-12 19:36
大功率涡桨, 6片桨叶怕是不能满足推进要求了. 8片桨叶在成本上要比6片桨叶要难吧? 还有一点就是大功率 ...


主要是目前采用的是恒(定转)速(可)变(螺)距桨,变距机构比较麻烦。

叶片数其实不是大问题,随着宽弦叶片的普及使用,叶片数是可以减少的。

目前的主要问题在于叶片超音速设计,没有什么比较好的方式实现,齿轮传动主要的原因也在于输出轴由于涡轮直径匹配的问题导致转速差过大。

减速器最大的问题在于不仅传递功率大,而且减速比也大,而且越是大功率,这个问题就越严重,如何高效低耗实现输出就是个大问题。

另外就是涡桨的噪声问题和安全问题,军用也就马马虎虎,民用实在是尴尬。

毛子的HK93可以看做是一个尝试,个人是比较欣赏这种设计,是不是能成功上位又是另外一码事了。

个人以为,发展宽(转速)范围高密度涵道定距桨才是正途,尽管在部分包线范围的效率上要做出一定的牺牲(驱动涡轮很多时候需要工作在非理想转速上),然而简单实用,在巡航点附近与变距桨相比效率可能更高,以前使用活塞机要大范围变速比较难(活塞机的输出扭矩在一定范围内是近似恒定,输出功率取决于转速,并且活塞环限制了活塞机的转速),但是现在是涡轮机,应该考虑变通了。
没事看看玩 发表于 2016-6-15 11:21
主要是目前采用的是恒(定转)速(可)变(螺)距桨,变距机构比较麻烦。

叶片数其实不是大问题,随 ...
请教两个问题

1.对于大涵比的齿轮传动涡扇而言,其减速器的减速比是否要高于涡桨(相同推力下)?

2.转速恒定对于涡桨而言是否意味着发动机的动力输出更稳定?

谢谢!


对于大推力涡桨而言,采用三转子是近期才有的,用的最长的T56,以及T64都是单转子。大流量必须采用全轴流式压气机,采用8叶螺旋桨并不是必须,通常叶片越多桨径越小,航速理论上会快些,这是发展趋势,早期也采用大螺旋桨,叶片少,制造成本低。
按理说齿轮传动的PW1100G相当于三转子,压气机、涡轮效率高,叶片数、级数和可调静叶都减少,虽然多了组齿轮也就200多公斤,还省了大半个低压轴,差不多的推力下重量竟比LEAP增加6、700公斤,前期研制的PW8000更是超重超过1.2吨,目测齿轮传动为平衡静止不动的行星齿轮架的扭力,大幅增加了结构重量。

对于大推力涡桨而言,采用三转子是近期才有的,用的最长的T56,以及T64都是单转子。大流量必须采用全轴流式压气机,采用8叶螺旋桨并不是必须,通常叶片越多桨径越小,航速理论上会快些,这是发展趋势,早期也采用大螺旋桨,叶片少,制造成本低。
按理说齿轮传动的PW1100G相当于三转子,压气机、涡轮效率高,叶片数、级数和可调静叶都减少,虽然多了组齿轮也就200多公斤,还省了大半个低压轴,差不多的推力下重量竟比LEAP增加6、700公斤,前期研制的PW8000更是超重超过1.2吨,目测齿轮传动为平衡静止不动的行星齿轮架的扭力,大幅增加了结构重量。

PolarBaby 发表于 2016-6-15 18:23
请教两个问题

1.对于大涵比的齿轮传动涡扇而言,其减速器的减速比是否要高于涡桨(相同推力下)?


1、低于涡桨,但是传动功率更大,因为流量小得多。

2、恒速当然有好处,输出轴的转速可以保持在最佳范围内,对应涡轮的效率是最高的,这对于非自由涡轮输出的涡桨来说是必须的。

3、恒速也有缺点,就是牺牲螺旋桨本身的效率,外部转速不能最优化。

4、变距也是有优点的,一个是方便风车状态,阻力小,另一点就是能反推(负螺距)。
PolarBaby 发表于 2016-6-15 18:23
请教两个问题

1.对于大涵比的齿轮传动涡扇而言,其减速器的减速比是否要高于涡桨(相同推力下)?


1、低于涡桨,但是传动功率更大,因为流量小得多。

2、恒速当然有好处,输出轴的转速可以保持在最佳范围内,对应涡轮的效率是最高的,这对于非自由涡轮输出的涡桨来说是必须的。

3、恒速也有缺点,就是牺牲螺旋桨本身的效率,外部转速不能最优化。

4、变距也是有优点的,一个是方便风车状态,阻力小,另一点就是能反推(负螺距)。
没事看看玩 发表于 2016-6-16 14:30
1、低于涡桨,但是传动功率更大,因为流量小得多。

2、恒速当然有好处,输出轴的转速可以保持在最佳 ...

你觉得运9如果采用轴功率和WJ6C相当的带自由涡轮的发动机的话,运9在航程上还能提升多少? WJ6C我印象中是没有自由涡轮结构的
没事看看玩 发表于 2016-6-16 14:30
1、低于涡桨,但是传动功率更大,因为流量小得多。

2、恒速当然有好处,输出轴的转速可以保持在最佳 ...
你的意思是说,带自由涡轮结构的涡桨,螺旋桨的转速可以不采用恒定的方式运行?

PolarBaby 发表于 2016-6-17 16:30
你的意思是说,带自由涡轮结构的涡桨,螺旋桨的转速可以不采用恒定的方式运行?


可以啊,自由涡轮最大的优势就是分离了输出和压气机,换言之,输出本来就应该工作在当前的最佳转速上,这个最佳转速并不是一个恒定值,与发动机当前的工况有关系,恒速实际上就浪费了自由涡轮的这个优势。

恒速变距,这个其实是活塞机时代的产物,早期的直连轴涡桨也是需要的,然而实际上早期的涡桨是变距不恒速,自由涡轮的出现,实际上变距已经没有多大的必要了。
PolarBaby 发表于 2016-6-17 16:30
你的意思是说,带自由涡轮结构的涡桨,螺旋桨的转速可以不采用恒定的方式运行?


可以啊,自由涡轮最大的优势就是分离了输出和压气机,换言之,输出本来就应该工作在当前的最佳转速上,这个最佳转速并不是一个恒定值,与发动机当前的工况有关系,恒速实际上就浪费了自由涡轮的这个优势。

恒速变距,这个其实是活塞机时代的产物,早期的直连轴涡桨也是需要的,然而实际上早期的涡桨是变距不恒速,自由涡轮的出现,实际上变距已经没有多大的必要了。
减速器难做,但是有了减速器导致发动机本身反倒好做,甚至可以单转子没有自由涡轮。
NK-12断开螺旋桨动力变成涡喷的能力也源于单转子没有自由涡轮,否则自由涡轮会超速飞转炸掉。
NK12不是涡浆了而是介于涡浆跟跟涡扇之间的浆扇发动机,速度达到一定速度那个浆就不转了,有了这神器图95 ...
摄像机拍摄视频是每秒拍摄 XX 帖相片(再连起来播放),
当桨叶旋转速度满足一定条件时,
视频里的图-95 桨叶就会慢转、不转甚至倒转。

所以那些拿着视频、动图说图-95 桨叶不转的都是骗子或被骗子
(同样的伎俩还有人是拿着旋翼慢转的直-10 视频造谣说直-10 只是钢丝吊着飞的模型),

乃不要被骗了。
超山猫 发表于 2016-6-22 04:21
摄像机拍摄视频是每秒拍摄 XX 帖相片(再连起来播放),
当桨叶旋转速度满足一定条件时,
视频里的图-9 ...
被摄像机镜头和视频播放设备联合骗倒的不少(不转的,转得死慢的,正转变反转的,自己把自己转晕的)!每次看到此番言论,都有一口水喷屏幕的冲动。
酒后胡言 发表于 2016-6-22 07:51
被摄像机镜头和视频播放设备联合骗倒的不少(不转的,转得死慢的,正转变反转的,自己把自己转晕的)!每 ...
是啊,就这楼里都有好几位被骗了还帮着宣传的
超山猫 发表于 2016-6-22 10:59
是啊,就这楼里都有好几位被骗了还帮着宣传的
你说飞机都到八九百公里,你螺旋桨还有用吗
酒后胡言 发表于 2016-6-22 07:51
被摄像机镜头和视频播放设备联合骗倒的不少(不转的,转得死慢的,正转变反转的,自己把自己转晕的)!每 ...
你看下,图95的速度,你就知道螺旋桨转的有用吗