航空渦輪發動機

航空渦輪發動機

航空渦輪發動機,也叫噴氣發動機,包括渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機等幾大類,由壓氣機、燃燒室和渦輪三個核心部件以及進氣裝置、涵道、加力燃燒室、噴管、風扇、螺旋槳和其它一些發動機附屬設備比如燃油調節器、起動裝置等組成,是名副其實的高科技產品,其研製水平是一個國家綜合國力的集中體現。

加力燃燒室
加力燃燒室是軍用航空渦輪發動機特有的部件。一般來講,當氣流從燃燒室出來時的溫度(即渦輪後溫度)越高,輸入的能量就越大,發動機的推力也就越大。但是,由於渦輪材料等的限制,目前航空渦輪發動機的渦輪後溫度只能達到1650K左右。現代戰鬥機有時需要短時間增加推力,就在渦輪後再加上一個加力燃燒室噴入燃油,讓沒有得到充分燃燒的燃氣與噴入的燃油混合再次燃燒,由於加力燃燒室內無旋轉部件,溫度可達2000K,可使發動機的推力增加至1.5倍左右。其缺點就是油耗急劇加大,同時過高的溫度也影響發動機的壽命,因此發動機開加力一般是有時限的,低空不過十幾秒,多用於起飛或戰鬥時,在高空則可打開較長的時間。
加力燃燒室里最重要的部件叫做火焰穩定器。火焰穩定器究竟起什麼作用呢?打個比方,如果點起一支蠟燭,風一吹它就滅了,這是因為風的氣流使火焰不穩定。如果加力燃燒室裡面沒有火焰穩定器,在加力燃燒室里就點不著火,因為有那么高速、高溫、高壓的氣流在那兒流動著,要點著火是非常困難的。火焰穩定器為什麼能夠起穩定火焰的作用呢?原因在於它是一圈帶有角度的喇叭口,這組供油,氣流從前邊流過來,到了這個地方形成一個旋流,再噴油點火就可以燃燒起來,再噴油點火就可以燒到後面去,這樣就可以使得加力燃燒室點起火來持續地燃燒。
自20世紀40年代渦輪噴氣發動機面世以來,V型槽火焰穩定器一統天下。但火焰不易穩定,而且效率低,耗油率高,更可怕的是容易出現振盪燃燒,嚴重危及飛行安全。在世界航空史上,因航空發動機出現振盪燃燒故障而導致機毀人亡的事故並不罕見。幾年來,美、蘇/俄、英相繼研製出了幾種新型火焰穩定器,但性能上沒有重大突破。中國的航空發動機專家高歌,受到沙漠中的沙丘啟發,在導師、著名燃燒專家寧榥教授的指導下,研製成功了沙丘駐渦火焰穩定器。沙丘駐渦火焰穩定器使火焰燃燒的穩定範圍提高了好幾倍。還能降低燃油消耗,增大發動機推力,可謂一舉多得。我國從1984年的渦噴-13F發動機開始一直到最新的"崑崙 "上都套用了這一技術。
1984年12月1日,國家發明獎評審委員會經過嚴格審核,決定給高歌等研究成功的"沙丘駐渦火焰穩定器設計理論及方法"頒發國家發明一等獎。
著名科學家錢學森高度評價這一成果,認為它是一項"為中國人爭氣的、很有價值的重要發明,是一個很大的技術突破,是在航空發動機領域裡的重大建樹。"

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