讨论讨论 NK-93 算涵道浆扇,GTF, 还是涡桨

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 05:06:11
两级对转风扇(由齿轮减速器驱动),三转子,七级中压,八级高压风扇,一级高压,一级中压,三级低压涡轮(驱动风扇),

风扇直径2.9米,长度五米,推力176KN, 旁通比16.6 增压比37.1

个人理解应该算超大旁通比的GTF, 但是风扇竟然带变矩器,这是涡桨的特征,看外形又算涵道桨扇。

以上资料来自wiki 意大利版,无英文wiki

https://it.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-93
两级对转风扇(由齿轮减速器驱动),三转子,七级中压,八级高压风扇,一级高压,一级中压,三级低压涡轮(驱动风扇),

风扇直径2.9米,长度五米,推力176KN, 旁通比16.6 增压比37.1

个人理解应该算超大旁通比的GTF, 但是风扇竟然带变矩器,这是涡桨的特征,看外形又算涵道桨扇。

以上资料来自wiki 意大利版,无英文wiki

https://it.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-93


风扇用于增压吗?是不是涡扇看这一点就行了。如果风扇参与了整个发动机的增压(当然太小了就不管了,即便是前置螺旋桨的涡桨其实也有一丢丢可以忽略不计的效果),那就是涡扇,否则还是涡桨。

NK93给我的感觉是涵道涡桨,而非涡扇。

风扇用于增压吗?是不是涡扇看这一点就行了。如果风扇参与了整个发动机的增压(当然太小了就不管了,即便是前置螺旋桨的涡桨其实也有一丢丢可以忽略不计的效果),那就是涡扇,否则还是涡桨。

NK93给我的感觉是涵道涡桨,而非涡扇。
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没事看看玩 发表于 2016-6-22 17:02
风扇用于增压吗?是不是涡扇看这一点就行了。


看结构有增压作用的
为啥叫旁通比?和涵道比是一个概念么?
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deathmatch 发表于 2016-6-22 17:07
看结构有增压作用的


这种结构基本不会有增压效果。

增压无非就是两个途径,一个是减速,一个就是缩小截面,从图上看,2级“风扇”采用了平缓的过度,那么就只起到了驱动气流的效果,而不是增压。

由此就可以判断,NK93实际是涵道涡桨发动机。
deathmatch 发表于 2016-6-22 17:07
看结构有增压作用的


这种结构基本不会有增压效果。

增压无非就是两个途径,一个是减速,一个就是缩小截面,从图上看,2级“风扇”采用了平缓的过度,那么就只起到了驱动气流的效果,而不是增压。

由此就可以判断,NK93实际是涵道涡桨发动机。
Jason787 发表于 2016-6-22 17:08
为啥叫旁通比?和涵道比是一个概念么?
by pass ratio, 一个意思吧。
Jason787 发表于 2016-6-22 17:08
为啥叫旁通比?和涵道比是一个概念么?
一回事,翻译问题而已。
没事看看玩 发表于 2016-6-22 17:09
这种结构基本不会有增压效果。


那P & W 这个结构怎么就带增压效果呢?

deathmatch 发表于 2016-6-22 17:18
那P & W 这个结构怎么就带增压效果呢?


这个实际上是萌化了的图,你可以找个非示意图看看,风扇进口和出口的截面是变化了的(变小了)。由于喘振的限制,单级风扇的压比不会很高,商发一般就1.5~1.6之间。

如果还搞不清,你就找个实际风扇叶片的照片看看就知道了,例如这个。

http://j.news.163.com/docs/99/2014090411/A59V08C500964LCJ.html
deathmatch 发表于 2016-6-22 17:18
那P & W 这个结构怎么就带增压效果呢?


这个实际上是萌化了的图,你可以找个非示意图看看,风扇进口和出口的截面是变化了的(变小了)。由于喘振的限制,单级风扇的压比不会很高,商发一般就1.5~1.6之间。

如果还搞不清,你就找个实际风扇叶片的照片看看就知道了,例如这个。

http://j.news.163.com/docs/99/2014090411/A59V08C500964LCJ.html
看结构 NK-93 太复杂太长了,P & W的GTF是两转子,3低压6高压风扇。搞不懂带减速齿轮了还三转子干嘛。

deathmatch 发表于 2016-6-22 17:26
看结构 NK-93 太复杂太长了,P & W的GTF是两转子,3低压6高压风扇。搞不懂带减速齿轮了还三转子干嘛 ...


人家是涡桨好吧,螺旋桨又不提供增压的,这个叫自由涡轮输出。

15级压气机提供37的增压比,这个水平其实也不高,平均级压比才1.274,严重怀疑NK93的机型是老古董。
deathmatch 发表于 2016-6-22 17:26
看结构 NK-93 太复杂太长了,P & W的GTF是两转子,3低压6高压风扇。搞不懂带减速齿轮了还三转子干嘛 ...


人家是涡桨好吧,螺旋桨又不提供增压的,这个叫自由涡轮输出。

15级压气机提供37的增压比,这个水平其实也不高,平均级压比才1.274,严重怀疑NK93的机型是老古董。
没事看看玩 发表于 2016-6-22 17:09
这种结构基本不会有增压效果。

增压无非就是两个途径,一个是减速,一个就是缩小截面,从图上看,2 ...
我同意 涵道涡桨, 第一如你所说一级风扇无增压效果,第二原因 风扇带变矩器,。。

不过十七分之一的推理是尾喷管出来的,算NK12的孙子???

deathmatch 发表于 2016-6-22 17:34
我同意 涵道涡桨, 第一如你所说一级风扇无增压效果,第二原因 风扇带变矩器,。。

不过十七分之一 ...


差不多吧,涵道桨有遮蔽,因此噪声小,叶尖部分由于堆积效应转速限制相对宽松,加上直径小,转速方面可以提高不少,高速性能好于常规螺旋桨,尤其是巡航速度方面估计可以提高M0.2左右,与商用涡扇差不多。

缺点是起飞的效率有所降低,但是依旧比涡扇好一些。
deathmatch 发表于 2016-6-22 17:34
我同意 涵道涡桨, 第一如你所说一级风扇无增压效果,第二原因 风扇带变矩器,。。

不过十七分之一 ...


差不多吧,涵道桨有遮蔽,因此噪声小,叶尖部分由于堆积效应转速限制相对宽松,加上直径小,转速方面可以提高不少,高速性能好于常规螺旋桨,尤其是巡航速度方面估计可以提高M0.2左右,与商用涡扇差不多。

缺点是起飞的效率有所降低,但是依旧比涡扇好一些。
不知道这样简单分类对不对,看外涵道中风扇叶片数量,叶片数量少空隙明显则归属涵道风扇式涡浆,叶片数量多空隙小的归属涡扇发动机。
Jason787 发表于 2016-6-22 18:55
不知道这样简单分类对不对,看外涵道中风扇叶片数量,叶片数量少空隙明显则归属涵道风扇式涡浆,叶片数量多 ...
我觉得区别是 带了变矩器的肯定算螺旋桨了吧,风扇不带变矩器的。现在倒是风扇数量越来越少,螺旋桨越来叶片越来越多。Leap的风扇好像只有十二片了。
没事看看玩 发表于 2016-6-22 17:47
差不多吧,涵道桨有遮蔽,因此噪声小,叶尖部分由于堆积效应转速限制相对宽松,加上直径小,转速方面可 ...
那为什么很少有真正商用成功涵道涡桨在用了,速度和商用涡扇差不多,噪音应该也不会比涡扇高,燃油效率应该比涡扇高。 难道因为直径太大限制了使用范围?不过上单翼的飞机和尾吊式的应该没问题吧。
涡浆的难度一点也不比涡扇小,不光要解决涡轮叶片的问题,还要解决减速齿轮和螺旋桨叶片的问题……
减速器是个大问题,看着还是像桨扇发动机,因为桨叶尺寸小。
deathmatch 发表于 2016-6-22 19:19
那为什么很少有真正商用成功涵道涡桨在用了,速度和商用涡扇差不多,噪音应该也不会比涡扇高,燃油效率应 ...
高速涵道涡桨发展还处于起步阶段,早先在大功率小尺寸减速器设计上是很难满足使用需要的,另外一个问题就是早期的联轴驱动输出也不适合涵道涡桨。

NK93可以说是一个过渡性质的设计,过于复杂和保守了,就我个人的看法,还不如当初RR在AE2100基础上做的试验方案,后者要简洁得多,直接自由涡轮通过行星减速器带的定螺距单级涵道桨,虽然因为资金问题后来被放弃。

没事看看玩 发表于 2016-6-22 17:02
风扇用于增压吗?是不是涡扇看这一点就行了。如果风扇参与了整个发动机的增压(当然太小了就不管了,即便是 ...
可是,后风扇发动机的风扇没参与增压但也算涡扇呀
这个造型还是冲击力不错的

deathmatch 发表于 2016-6-22 19:16
我觉得区别是 带了变矩器的肯定算螺旋桨了吧,风扇不带变矩器的。现在倒是风扇数量越来越少,螺旋桨越来 ...


对了,请问下,

叶片总数和直径差不多的 单级宽弦风扇 和 两级对转螺旋桨/桨扇,哪个更划算呀?

性能、油耗似乎算是大体上差不远的样子呀,感觉就只是桨扇有变距可以让起飞推力稍大些诶,
但是风扇可以用更加为巡航优化的叶片吧,类似前掠叶片等先进叶片似乎也不太好用在桨扇呀(桨扇好像多是叶尖前缘后掠)

deathmatch 发表于 2016-6-22 19:16
我觉得区别是 带了变矩器的肯定算螺旋桨了吧,风扇不带变矩器的。现在倒是风扇数量越来越少,螺旋桨越来 ...


对了,请问下,

叶片总数和直径差不多的 单级宽弦风扇 和 两级对转螺旋桨/桨扇,哪个更划算呀?

性能、油耗似乎算是大体上差不远的样子呀,感觉就只是桨扇有变距可以让起飞推力稍大些诶,
但是风扇可以用更加为巡航优化的叶片吧,类似前掠叶片等先进叶片似乎也不太好用在桨扇呀(桨扇好像多是叶尖前缘后掠)
噪音太大了!我记得网上好像有个视频,噪音很大!
deathmatch 发表于 2016-6-22 19:19
那为什么很少有真正商用成功涵道涡桨在用了,速度和商用涡扇差不多,噪音应该也不会比涡扇高,燃油效率应 ...
应为那是下一代商用发动机的储备技术之一——说白了就是现在的技术还有些问题没法搞定。相比于传统turbo fans,这些需要减速器的机器都挺难的……
超山猫 发表于 2016-6-23 12:00
可是,后风扇发动机的风扇没参与增压但也算涡扇呀
后风扇涡扇是个伪命题,因为那玩意就是变形的涡桨。

超山猫 发表于 2016-6-23 12:14
对了,请问下,

叶片总数和直径差不多的 单级宽弦风扇 和 两级对转螺旋桨/桨扇,哪个更划算呀?
单级简单,效率后者略高,如果技术水平相当的话,然后后者的重量和可维护性都比前者差很多,综合来说,不值得为了那点效率的提升改为对转,这也是为什么T400依旧采用单级的8叶桨。
没事看看玩 发表于 2016-6-23 15:09
单级简单,效率后者略高,如果技术水平相当的话,然后后者的重量和可维护性都比前者差很多,综合来说,不 ...
话说,为啥 A400M 的 TP400 涡桨不能统一旋转方向呀,
现在是左起分别为逆时针、顺时针、逆时针、顺时针两个旋转方向,
使得有一半的减速器除了减速外还得改变旋转方向
为此还暴露出了减速器 bug 造成停飞……

要是只用一个旋转方向的螺旋桨,至少就能避免那一半减速器出问题呀
超山猫 发表于 2016-6-23 16:36
话说,为啥 A400M 的 TP400 涡桨不能统一旋转方向呀,
现在是左起分别为逆时针、顺时针、逆时针、顺时针 ...
为了平衡扭矩,螺旋桨飞机的通病之一。

与涡扇的纯自由旋转不同,螺旋桨飞机发动机的扭矩一直是个头疼的问题。
deathmatch 发表于 2016-6-22 19:16
我觉得区别是 带了变矩器的肯定算螺旋桨了吧,风扇不带变矩器的。现在倒是风扇数量越来越少,螺旋桨越来 ...
LEAP-X风扇18片
没事看看玩 发表于 2016-6-23 18:38
为了平衡扭矩,螺旋桨飞机的通病之一。

与涡扇的纯自由旋转不同,螺旋桨飞机发动机的扭矩一直是个头疼 ...
那,带齿轮减速器的 GTF 涡扇有扭矩问题吗?


对了,运-8 这些好像四个螺旋桨都是逆时针旋转呀
YsMilan 发表于 2016-6-23 20:17
LEAP-X风扇18片
@deathmatch 新改型反而加了六片吗
超山猫 发表于 2016-6-23 20:27
@deathmatch 新改型反而加了六片吗
啥新改型?不明白
2016-6-23 20:45 上传

罗罗下一代UltraFan发动机用的也是变距风扇。

超山猫 发表于 2016-6-23 20:26
那,带齿轮减速器的 GTF 涡扇有扭矩问题吗?


GTF也会有类似问题,当然相对来说GTF的减速比小一些,扭矩差也小一些。

对于涡轮机,这个问题主要就是因为减速器导致输出转速变化,由于功率一定,两端的扭矩和转速成反比,就引起了扭矩差,否则的话,由于做工部分(压气机和风扇)与驱动部分(涡轮)扭矩对消,由于气体流量差等原因导致的扭矩差是很小的。
超山猫 发表于 2016-6-23 20:26
那,带齿轮减速器的 GTF 涡扇有扭矩问题吗?


GTF也会有类似问题,当然相对来说GTF的减速比小一些,扭矩差也小一些。

对于涡轮机,这个问题主要就是因为减速器导致输出转速变化,由于功率一定,两端的扭矩和转速成反比,就引起了扭矩差,否则的话,由于做工部分(压气机和风扇)与驱动部分(涡轮)扭矩对消,由于气体流量差等原因导致的扭矩差是很小的。
commcody 发表于 2016-6-23 22:39
罗罗下一代UltraFan发动机用的也是变距风扇。

看来宽范围输出涡轮组和超音速风扇的设计依旧有瓶颈。
commcody 发表于 2016-6-23 22:39
罗罗下一代UltraFan发动机用的也是变距风扇。
@没事看看玩 如果转速没因此降低太多的话,那么叶盘和变距机构设计难度大增啊。

不过这样一来,涡扇、涵道桨扇或者涵道涡桨的界限就会跟现在手机和平板那样界限模糊了呀

现在的手机大多尺寸超过早期平板,5 寸、5.5 寸几乎成了主流,超过 6 寸的也不少见,而除了水果之外的平板许多都可以通话。

可通话安卓“板砖”硬要区分手机还是平板的话,就只能看系统是手机版还是平板版了,
MTK 芯片的都是手机版安卓系统,手指从屏幕顶部下滑拉出的通知栏宽度是占满屏幕的,
另外几个国产芯片的则是平板版安卓系统,通知栏宽度不占满屏幕,
但是这对用户并没有什么影响,甚至不会被注意到,所以区分也没什么意义。

所以一款发动机到底是涡扇还是涵道桨扇什么的可能也没人在乎,只管巡航速度、油耗、起飞性能、使用成本够好就行了
结构和系统


桨  扇 2级轴流式,对转。前面级8个桨叶;吸收40%功率;后面级10个桨叶,吸收60%功率。叶片
     后掠30°,桨距变化范围110°。原型机的叶片用实心镁合金制造。生产型叶片为石墨-
     环氧树脂复合材料的实心无梁结构,根部为钢。桨叶长度1050mm。
减 速 器 差动式游星齿轮减速器,带7个游星齿轮。传递功率22370kW。翻修寿命7500h,设计总寿
     命20000h。
中  压
压 气 机 7级轴流式。盘和叶片均为钛合金。
高  压
压 气 机 8级轴流式。前5级材料为钛,后3级为钢。
燃 烧 室 环形。带蒸发式喷嘴。正在研究使用液态天然气。
高压涡轮 单级轴流式。气冷单晶叶片。
中压涡轮 单级轴流式。
低压涡轮 3级轴流式。经减速器带动桨扇转子。
控制系统 双通道数字电子式,带机械液压备份。
滑油系统 闭合回路。循环滑油不经滑油箱。





HK-93
(NK-93)  




技术数据


起飞推力(daN)                 17650
起飞耗油率[kg/(daN·h)]            0.239
巡航耗油率[H=11000m, M=0.75, kg/(daN·h)]   0.50
推重比                    4.94
空气流量(kg/s)                976
涵道比                    16.6
总增压比                   37
长度(mm)                   5972
桨扇直径(mm)                 2900
外壳直径(mm)                 3150
质量(kg)                   3650