有个问题想请教一下各位大大:关于变循环发动机

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 18:23:34
本人菜鸟一个,对于很多资料说的变循环发动机工作原理非常困惑,特发此贴(ˇˍˇ) 想向各位大大请教一下:
很多资料都说,变循环发动机在低速巡航状态下工作于涡扇模式、而在高速巡航情况下工作于涡喷模式。我仔细想想觉得这样子很成问题:
1.如果是低速状态下(不开加力),核心机空气流量未达到最大设计空气流量的情况下,不是应该让尽量多的空气进入燃烧室才效率更高的么?举个例子:在燃烧室内喷油量相同的情况下,如果在核心机之前的空气流量为100,是这100的流量全部进入燃烧室产生的推力高呢?还是将100分成70和30,其中70进入燃烧室另外30从外涵道走,这样子产生的推力高呢?按我的理解应该是空气全部进入燃烧室产生的推力更高才对,也就是低速巡航应该采用涡喷模式。
2.再来谈速度提升之后的情况(同样不开加力),随着速度的升高,发动机的进气量也自然逐渐提高。在这种情况下空气流量逐渐超过了核心机的设计最大空气流量,此时反倒应该开放外涵道,让多余的空气经外涵道进入加力燃烧室。此时(高速巡航)发动机才应该工作在涡扇模式下。
3.只有这样,如果在风扇级这里再增加一个外涵道,当速度逐渐提升至更高的情况下,逐步减少包括风扇级、高低压气机这样整个加压部分的进气量,直至完全关闭。让空气从风扇外的外涵道直接进入加力燃烧室。这样就可以顺利的逐步转变为冲压工作模式。完成涡喷、涡扇、冲压,低中高速三个工作阶段的无缝连接。
我要分析的就只有这点了,从分析的结论上看是跟很多资料上面说的情况相反的,这就是我现在的一个大困惑,希望各位大大能为我解惑。本人菜鸟一个,对于很多资料说的变循环发动机工作原理非常困惑,特发此贴(ˇˍˇ) 想向各位大大请教一下:
很多资料都说,变循环发动机在低速巡航状态下工作于涡扇模式、而在高速巡航情况下工作于涡喷模式。我仔细想想觉得这样子很成问题:
1.如果是低速状态下(不开加力),核心机空气流量未达到最大设计空气流量的情况下,不是应该让尽量多的空气进入燃烧室才效率更高的么?举个例子:在燃烧室内喷油量相同的情况下,如果在核心机之前的空气流量为100,是这100的流量全部进入燃烧室产生的推力高呢?还是将100分成70和30,其中70进入燃烧室另外30从外涵道走,这样子产生的推力高呢?按我的理解应该是空气全部进入燃烧室产生的推力更高才对,也就是低速巡航应该采用涡喷模式。
2.再来谈速度提升之后的情况(同样不开加力),随着速度的升高,发动机的进气量也自然逐渐提高。在这种情况下空气流量逐渐超过了核心机的设计最大空气流量,此时反倒应该开放外涵道,让多余的空气经外涵道进入加力燃烧室。此时(高速巡航)发动机才应该工作在涡扇模式下。
3.只有这样,如果在风扇级这里再增加一个外涵道,当速度逐渐提升至更高的情况下,逐步减少包括风扇级、高低压气机这样整个加压部分的进气量,直至完全关闭。让空气从风扇外的外涵道直接进入加力燃烧室。这样就可以顺利的逐步转变为冲压工作模式。完成涡喷、涡扇、冲压,低中高速三个工作阶段的无缝连接。
我要分析的就只有这点了,从分析的结论上看是跟很多资料上面说的情况相反的,这就是我现在的一个大困惑,希望各位大大能为我解惑。
涡轴发动机进气量很小,但提供很大的力。


速度增大后,进气道的空气压缩,会形成阻力。这就是大函道发动机不能高速的原因。


纯属个人意见,如有不妥,勿喷。
涡轴??
再者,对于变循环发动机而言,涡扇和涡喷模式迎风面积不会有变化,所以就算空气压缩形成阻力,两种状态下的阻力也应该是差不多的
LSSAH 发表于 2011-2-15 15:35


    直升机的发动机。
LSSAH 发表于 2011-2-15 15:40


    同样的进气面积,不同的速度,进气量能一样么?
黑鸟追求最大推力用这种模式,如果追求省油正好相反。
我说的是同样的速度条件下啊
我说在迎风面积相同的情况下,更多空气进入燃烧室,应该比更多气流从外涵道走更省油吧?
在需要产生相同推力的情况下,发动机迎风面积相同,这时是空气全部进燃烧室更省油?还是一部分从外涵道走更省油?
我觉得应该是空气全进燃烧室更省油吧?
不知道这种说法对不对?如果不对,错在哪里?请各位指正
涡喷是最不省油的,否则也不会有涡扇。
压气机对进气速度有严格要求,因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围,如果不开外涵道的话,进入的空气不均匀,如果全部进压气机可能发生喘振的,寿命也会受影响,压气机要产生高压、高温进入燃烧室燃烧!


我试着回答这几个问题。
1.在低速下,我们最想要的不是单位推力大,因为此时不需要推力大。我们想要的是单位油耗低。
进入燃烧室的空气需要受热升温,也就是需要吸收能量。经过升温后空气比能量大,做功能力强,排气速度可以更大。但这得到的是单位推力,显然此时空气需要吸收的总能量就多了,也就是单位油耗高了,这是我们不希望的。所以在低速下宜采用涡扇发动机模式更好。

2.核心机允许的最大空气流量不是定值,通常限定的是在一种特定条件下允许的流量。在高速飞行时进入内涵道的空气量会多些,不过其实也多不到哪里去。
在海平面,通常飞机最快也只能飞1.几马赫,此时进入内涵道的空气流量并不会有太明显的提高;而在高空,由于空气密度比海平面小,所以实际上进气量并没有你想象的那么多。况且在高速条件下,由于冲压作用,在进气道中空气就被增压了,体积流量并不大,发动机的流通面积吃得消。

3.风扇外的外涵道,在3马赫以下只能增大迎风面积和阻力,而对推力没有什么帮助。而现在实用的飞机由于受到热障的限制,极少有超过3马赫的实际要求。

我试着回答这几个问题。
1.在低速下,我们最想要的不是单位推力大,因为此时不需要推力大。我们想要的是单位油耗低。
进入燃烧室的空气需要受热升温,也就是需要吸收能量。经过升温后空气比能量大,做功能力强,排气速度可以更大。但这得到的是单位推力,显然此时空气需要吸收的总能量就多了,也就是单位油耗高了,这是我们不希望的。所以在低速下宜采用涡扇发动机模式更好。

2.核心机允许的最大空气流量不是定值,通常限定的是在一种特定条件下允许的流量。在高速飞行时进入内涵道的空气量会多些,不过其实也多不到哪里去。
在海平面,通常飞机最快也只能飞1.几马赫,此时进入内涵道的空气流量并不会有太明显的提高;而在高空,由于空气密度比海平面小,所以实际上进气量并没有你想象的那么多。况且在高速条件下,由于冲压作用,在进气道中空气就被增压了,体积流量并不大,发动机的流通面积吃得消。

3.风扇外的外涵道,在3马赫以下只能增大迎风面积和阻力,而对推力没有什么帮助。而现在实用的飞机由于受到热障的限制,极少有超过3马赫的实际要求。
看来还是克虏伯看明白我的意思了。
我这边要说的是,风扇外的外涵道只是我说的一个假设而已,我自己也知道没有实际需求达到3马赫以上的要求的。
我就你回答我问题的第一点想再提一个问题:假设要产生相同推力,是空气全部进入燃烧室进行燃烧需要的燃油更低呢?还是一部分空气走外涵道,一部分空气进入内涵道需要的燃油更低?我的理解是:进入燃烧室的空气密度越大,在同等喷油量的情况下产生的推力应该越高吧?相应的,产生推力不变的情况下,进入燃烧室的空气越多烧的油应该更少才对。也就是在这种情况下涡喷实际更省油。我这种说法对不对??
关于你的第二点,我这里想说几点:在我的设想中是以涡喷为基本的,只有当实际空气流量超过允许最大流量的情况下才逐渐开放外涵道,而这种情况正是速度提高后的情况(先不谈高空和低空),也就是先涡喷速度提高后再涡扇。在高空同样也是如此,如果如您所说在高空实际空气流量始终不会超过允许最大流量,那发动机就应该始终工作于涡喷模式才对。
也希望克虏伯兄就此几点为我解惑。
克虏伯兄还在么?


对于你说的新第一点:
有两点需要你理解,1就是排气温度越高,损失的掉的能量越大,因为排气带走的热能是实实在在额损失。2就是燃烧室温度(实际上这就是热力循环的最高温度)越高,燃气轮机的理论热效率(卡诺效率)就越高。这2点容易理解吧?
好吧,现在你自己说说当需要的推力一定时:1是何种情况下燃烧室最高温度高?2是全部空气进入燃烧室加热升温后排气的温度高,还是只有一部分空气进入燃烧室做功后与冷空气混合后的温度高?

对于你说的新第二点:
如果你现在需要的是加速,则需要的总推力很大,那么就是全部空气进入燃烧室的好;
但现在说的是恒速飞行,此时并不需要那么大的推力,所以还是涡扇工作状态省油一些。

对于你说的新第一点:
有两点需要你理解,1就是排气温度越高,损失的掉的能量越大,因为排气带走的热能是实实在在额损失。2就是燃烧室温度(实际上这就是热力循环的最高温度)越高,燃气轮机的理论热效率(卡诺效率)就越高。这2点容易理解吧?
好吧,现在你自己说说当需要的推力一定时:1是何种情况下燃烧室最高温度高?2是全部空气进入燃烧室加热升温后排气的温度高,还是只有一部分空气进入燃烧室做功后与冷空气混合后的温度高?

对于你说的新第二点:
如果你现在需要的是加速,则需要的总推力很大,那么就是全部空气进入燃烧室的好;
但现在说的是恒速飞行,此时并不需要那么大的推力,所以还是涡扇工作状态省油一些。
相同空气流量,相同推力的情况下,涡扇比涡喷省油,这就是因为我说的上述第一条的两点原因导致的。
现在再回到你说的新第一点,答案就是,流量相同推力相同的情况下,还是一部分空气进入内涵道一部分空气在外涵道更省油。
请给我一点时间,兄弟愚鲁,您的说法我还要消化一下
大致明白了
多谢兄台指点
不用客气,努力学习是最优秀的品德,过不了十天半月你的水平就远超过我了。
涡扇的效率高,是否就是因为排气温度较低?是否可以这样理解?
但加速效率的话,就是涡喷更占优势?
LSSAH 发表于 2011-2-16 21:26
我上述两方面因素都有了。
其实最主要的还是第二点。
LSSAH 发表于 2011-2-16 21:27
加速的时候通常是加力状态,此时能够变循环的话还是涡喷+加力更好些。
看花了