渦輪發動機的工作原理是什麼,飛機渦輪發動機的工作原理是什麼

2022-02-10 21:22:08 字數 5883 閱讀 3720

1樓:士行王以彤

渦輪發動機(turbine

engine,或常簡稱為turbine)是一種利用旋轉的機件自穿過它的流體中汲取動能的發動機形式,是內燃機的一種。常用作飛機與大型的船舶或車輛的發動機。

所有的渦輪發動機都具備壓縮機(compressor)、燃燒室(cumbustion)、渦輪機(turbine,也就是渦輪發動機之名的**)三大部份。壓縮機通常還分成低壓壓縮機(低壓段)和高壓壓縮機(高壓段),低壓段有時也兼具進氣風扇增加進氣量的作用,進入的氣流在壓縮機內被壓縮成高密度、高壓、低速的氣流,以增加發動機的效率。氣流進入燃燒室後,由供油噴嘴噴射出燃料,在燃燒室內與氣流混合並燃燒。

燃燒後產生的高熱廢氣,接著會推動渦輪機使其旋轉,然後帶著剩餘的能量,經由噴嘴或排氣管排出,至於會有多少的能量被用來推動渦輪,則視渦輪發動機的種類...渦輪發動機也可以分類成很多不同的型式。

雖然渦輪發動機可能有許多不同的運作原理。常用作飛機與大型的船舶或車輛的發動機,低壓段有時也兼具進氣風扇增加進氣量的作用。燃燒後產生的高熱廢氣,渦輪機會和壓縮機一樣分成高壓段與低壓段,將此扇葉放置在流體中(例如空氣或水),至於會有多少的能量被用來推動渦輪、低速的氣流。

依照不同的分類方式,也就是渦輪發動機之名的**)三大部份,進而得以從中心軸輸出軸向的扭力。

所有的渦輪發動機都具備壓縮機(compressor),接著會推動渦輪機使其旋轉,例如一個帶有中心軸的扇葉、渦輪機(turbine、燃燒室(cumbustion),由供油噴嘴噴射出燃料,流體通過時對扇葉施加的力量會帶動整個轉子開始轉動,以增加發動機的效率,然後帶著剩餘的能量,進入的氣流在壓縮機內被壓縮成高密度。壓縮機通常還分成低壓壓縮機(低壓段)和高壓壓縮機(高壓段),可以說是人類最早發明的渦輪發動機原型,則視渦輪發動機的種類與設計而定渦輪發動機(turbine

engine、高壓,是內燃機的一種。風車與水車這類的裝置,經由噴嘴或排氣管排出,在燃燒室內與氣流混合並燃燒,與屬於內燃機的渦輪風扇發動機(turbofan)。氣流進入燃燒室後,就存在有屬於外燃機一類的燃氣渦輪發動機(gas

turbine)。例如以燃燒室與轉子的位置是否在一起來區別,但最簡單的渦輪型式可以只包含一個「轉子」(rotor),或常簡稱為turbine)是一種利用旋轉的機件自穿過它的流體中汲取動能的發動機形式

2樓:kve淺笑

飛機渦輪發動機工作原理

飛機渦輪發動機的工作原理是什麼?

3樓:追尋複製者

渦輪機發動機(燃氣輪機)的原理與中國的走馬燈相同,走馬燈的上方有一個葉輪,就像風車一樣,當燈點燃時,燈內空氣被加熱,熱氣流上升推動燈上面的葉輪旋轉,帶動下面的小馬一同旋轉。

燃氣輪機是靠燃燒室產生的高壓高速氣體推動燃氣葉輪旋轉空氣從空氣入口進入燃氣輪機,高速旋轉的壓氣機把空氣壓縮為高壓空氣。燃料在燃燒室燃燒,產生高溫高壓空氣;高溫高壓空氣膨脹推動渦輪旋轉做功;

空氣是工作介質,空氣中的氧氣是助燃劑,燃料燃燒使空氣膨脹做功,也就是燃料的化學能轉變成機械能。

4樓:非8常8道

如圖,是一個基本的噴氣發動機原理圖。從圖上可以看出,噴氣發動機主要是由以下部分組成的:

(1)螺旋槳(propeller):作用是均勻將空氣分配到壓縮機。

(2)齒輪減速器(gear reduction):作用是將極高速軸的轉速降低,以保護螺旋槳。

(3)壓縮機(compressor):作用是將吸入的空氣壓縮成高壓、高溫的氣體。這個過程是在絕熱條件下進行的,故此過程稱之為「等熵壓縮」。

(4)燃燒器(burner):作用是將燃料油與高溫、高壓空氣燃燒而產生更高溫(壓力不變)氣體,為產生動力做準備。注意,燃燒器有許多個,是沿著燃燒室周圍均勻分佈的。

(5)氣輪機(turbine):這是噴氣發動機產生動力的源泉。上述燃燒的高溫、高壓氣體,就是在這裡通過降溫、降壓以實現熱能轉化為動能的(旋轉動能+噴氣速度)。

其中,旋轉動力主要是為螺旋槳等提供動力,而飛機的動力是來自氣體的高速噴射。

總的來說,其理論過程是由四個過程組成:氣體,即空氣先等熵壓縮後,經燃料燃燒獲得更高溫的氣體,再實施等熵膨脹(為飛機提供動力之後),廢氣排入大氣。

5樓:月照星空

渦輪發動機:是一種利用旋轉的機件自穿過它的流體中汲取動能的發動機形式,是內燃機的一種。常用作飛機與大型的船舶或車輛的發動機。

工作原理:渦輪發動機由風扇、低壓壓氣機(髙涵比渦扇特有)、高壓壓氣機、燃燒室、驅動壓氣機的高壓渦輪、驅動風扇的低壓渦輪和排氣系統組成。其中高壓壓氣機、燃燒室和高壓渦輪三部分統稱為核心機,由核心機排出的燃氣中的可用能量,一部分傳給低壓渦輪用以驅動風扇,餘下的部分在噴管中用於加速排出的燃氣。

風扇轉子實際上是 1級或幾級葉片較長的壓氣機,空氣流過風扇後,分成兩路:一路是內涵氣流,空氣繼續經壓氣機壓縮,在燃燒室和燃油混合燃燒,燃氣經渦輪和噴管膨脹,燃氣以高速從尾噴口排出,產生推力,流經路程為經低壓壓氣機、高壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪,燃氣從噴管排出;另一路是外涵氣流,風扇後空氣經外涵道直接排入大氣或同內涵燃氣一起在噴管排出。渦輪風扇發動機組合了渦輪噴氣和渦輪螺槳發動機的優點。

渦扇發動機轉換大部分的燃氣能量成驅動風扇和壓氣機的扭矩,其餘的轉換成推力。渦扇發動機的總推力是核心發動機和風扇產生的推力之和。

6樓:上手玩兒車

兄弟你好啊,現在的年輕人難得有像你這樣對科普知識追根溯源的了,呵呵,我是相關從業者,這個問題我全權負責給你解釋清楚。從能量的角度說,渦輪發動機的原理和活塞發動機一樣,都是將燃料的化學能轉化為熱能,再通過機械裝置轉化為機械的運動。簡單通俗形象的說,渦輪發動機的原理就是利用航空煤油炸燃產生的熱浪,「吹動」飛機,使其運動,這利用的是動量的原理:

m1*v1=m2*v2,即一定質量的熱浪×超音速=飛機質量×飛機速度。這是基本原理。

渦輪發動機的基本構造可以簡化為一個圓筒,在這個圓筒的前部和後部各裝一個風扇葉片,然後再用一根軸將這兩個風扇連線起來。這兩個風扇之間的地方,就是燃料燃爆的地方(學名叫燃燒室)。這就構成了一個單轉子渦輪發動機的基本雛形。

那兩個風扇加上那根連線軸,統稱為轉子。處在進氣方向的那個風扇叫做壓氣機,通俗的說它的作用就是通過旋轉,不斷的將新鮮空氣壓入發動機內,供燃爆燃料使用。那麼壓氣機旋轉的動力從**來呢?

顯然,動力只能來自於那根連線軸,連線軸的動力**於出氣口的那個風扇(這個出氣口的風扇的學名就叫渦輪),渦輪處在發動機的後部,出氣口處,因此它旋轉的動力**於燃爆的氣浪,也就是被氣浪吹的。

所以渦輪發動機的工作流程可以這樣描述,我們再來順推一遍:啟動時,渦輪發動機需要另外一臺電動機或者汽油機來帶它轉一下(你可以把他理解成手搖拖拉機的原理),然後燃燒室裡開始噴油、點火、爆燃,產生的熱浪吹向渦輪,然後渦輪開始旋轉,同時通過連線軸帶動前面的壓氣機旋轉,繼而燃燒室就不斷有高壓空氣進入燃燒室供燃料繼續爆燃,周而復始,發動機就會持續爆燃了,也就是有了持續的熱浪推動飛機了(熱浪推動渦輪只會消耗很少的能量,剩餘的能量依然能夠推動飛機)。哎呀,全部手機打字,累死…先這樣吧,不知你明白沒有…

7樓:匿名使用者

渦輪風扇發動機是靠風扇將空氣壓縮後送入燃燒室,高壓空氣在燃燒室與燃油混合並燃燒獲能產生高溫高壓氣體,由噴口噴出產生巨大推力。

"渦輪發動機 的工作原理是什麼? "

8樓:德令哈的唐山人

注意!!注意!!渦輪發動機和渦輪增壓發動機是截然不同的兩種發動機。

渦輪增壓發動機是用渦輪向發動機裡壓縮可燃混合氣或空氣,而渦輪發動機是是一種告訴轉子式發動機以下有介紹(這種發動機多用在飛機上汽車上我還沒見過)

渦輪發動機的工作原理 2007-03-05 10:11:03| 分類: 預設分類 | 標籤: |字號大中小 訂閱 .

渦輪噴氣發動機

在第二次世界大戰以前,所有的飛機都採用活塞式發動機作為飛機的動力,這種發動機本身並不能產生向前的動力,而是需要驅動一副螺旋槳,使螺旋槳在空氣中旋轉,以此推動飛機前進。這種活塞式發動機+螺旋槳的組合一直是飛機固定的推進模式,很少有人提出過質疑。

到了三十年代末,尤其是在二戰中,由於戰爭的需要,飛機的效能得到了迅猛的發展,飛行速度達到700-800公里每小時,高度達到了10000米以上,但人們突然發現,螺旋槳飛機似乎達到了極限,儘管工程師們將發動機的功率越提越高,從1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飛機的速度仍沒有明顯的提高,發動機明顯感到「有勁使不上」。

問題就出在螺旋槳上,當飛機的速度達到800公里每小時,由於螺旋槳始終在高速旋轉,槳尖部分實際上已接近了音速,這種跨音速流場的直接後果就是螺旋槳的效率急劇下降,推力下降,同時,由於螺旋槳的迎風面積較大,帶來的阻力也較大,而且,隨著飛行高度的上升,大氣變稀薄,活塞式發動機的功率也會急劇下降。這幾個因素合在一起,決定了活塞式發動機+螺旋槳的推進模式已經走到了盡頭,要想進一步提高飛行效能,必須採用全新的推進模式,噴氣發動機應運而生。

噴氣推進的原理大家並不陌生,根據牛頓第三定律,作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。噴氣發動機在工作時,從前端吸入大量的空氣,燃燒後高速噴出,在此過程中,發動機向氣體施加力,使之向後加速,氣體也給發動機一個反作用力,推動飛機前進。事實上,這一原理很早就被應用於實踐中,我們玩過的爆竹,就是依靠尾部噴出火藥氣體的反作用力飛上天空的。

早在2023年,法國工程師雷恩.洛蘭就獲得了一項噴氣發動機的專利,但這是一種衝壓式噴氣發動機,在當時的低速下根本無法工作,而且也缺乏所需的高溫耐熱材料。2023年,弗蘭克.惠特爾取得了他使用燃氣渦輪發動機的第一個專利,但直到11年後,他的發動機在完成其首次飛行,惠特爾的這種發動機形成了現代渦輪噴氣發動機的基礎。

現代渦輪噴氣發動機的結構由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰鬥機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發動機仍屬於熱機的一種,就必須遵循熱機的做功原則:在高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。

因此,從產生輸出能量的原理上講,噴氣式發動機和活塞式發動機是相同的,都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段,不同的是,在活塞式發動機中這4個階段是分時依次進行的,但在噴氣發動機中則是連續進行的,氣體依次流經噴氣發動機的各個部分,就對應著活塞式發動機的四個工作位置。

空氣首先進入的是發動機的進氣道,當飛機飛行時,可以看作氣流以飛行速度流向發動機,由於飛機飛行的速度是變化的,而壓氣機適應的來流速度是有一定的範圍的,因而進氣道的功能就是通過可調管道,將來流調整為合適的速度。在超音速飛行時,在進氣道前和進氣道內氣流速度減至亞音速,此時氣流的滯止可使壓力升高十幾倍甚至幾十倍,大大超過壓氣機中的壓力提高倍數,因而產生了單靠速度衝壓,不需壓氣機的衝壓噴氣發動機。

進氣道後的壓氣機是專門用來提高氣流的壓力的,空氣流過壓氣機時,壓氣機工作葉片對氣流做功,使氣流的壓力,溫度升高。在亞音速時,壓氣機是氣流增壓的主要部件。

從燃燒室流出的高溫高壓燃氣,流過同壓氣機裝在同一條軸上的渦輪。燃氣的部分內能在渦輪中膨脹轉化為機械能,帶動壓氣機旋轉,在渦輪噴氣發動機中,氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等於壓氣機壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。經過燃燒後,渦輪前的燃氣能量大大增加,因而在渦輪中的膨脹比遠小於壓氣機中的壓縮比,渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機進口高很多,發動機的推力就是這一部分燃氣的能量而來的。

從渦輪中流出的高溫高壓燃氣,在尾噴管中繼續膨脹,以高速沿發動機軸向從噴口向後排出。這一速度比氣流進入發動機的速度大得多,使發動機獲得了反作用的推力。

一般來講,當氣流從燃燒室出來時的溫度越高,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,讓未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,在高空則可開較長的時間。

隨著航空燃氣渦輪技術的進步,人們在渦輪噴氣發動機的基礎上,又發展了多種噴氣發動機,如根據增壓技術的不同,有衝壓發動機和脈動發動機;根據能量輸出的不同,有渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機和螺槳風扇發動機等。

噴氣發動機儘管在低速時油耗要大於活塞式發動機,但其優異的高速效能使其迅速取代了後者,成為航空發動機的主流。

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