Turbofan Engines
燃氣渦輪發(fā)動機最大的用途是用作飛機發(fā)動機，而且航空發(fā)動機絕大多數(shù)是燃氣渦輪發(fā)動機，稱為航空燃氣渦輪發(fā)動機，主要有四種類型，渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機，用的最廣的是前兩種。上一節(jié)介紹了渦噴發(fā)動機，渦噴發(fā)動機耗油大，但超音速飛機必須使用渦噴發(fā)動機；在亞音速使用渦噴發(fā)動機則經(jīng)濟性差，在亞音速飛行特別是民用航空多用渦扇發(fā)動機，本節(jié)介紹渦輪風扇發(fā)動機，簡稱渦扇發(fā)動機。
渦扇發(fā)動機包括
軸流式壓氣機、
環(huán)形燃燒室（或
環(huán)管燃燒室）、
軸流式渦輪組成的核心機與風扇組成，風扇由核心機帶動。本節(jié)通過一個渦扇發(fā)動機模型來說明基本結(jié)構(gòu)與簡單原理，模型僅由主要部件組成，靜葉不顯示；潤滑系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)示意性顯示；模型各部件比例未與任何實際發(fā)動機相同，模型僅作基本結(jié)構(gòu)與原理演示。
渦扇發(fā)動機的推力來自兩個方面：一部分是核心機噴出的燃氣產(chǎn)生推力；更多的是風扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力。由于風扇只能運行在低轉(zhuǎn)速，壓氣機需要較高轉(zhuǎn)速，于是有二轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機。
圖1是渦扇發(fā)動機模型的轉(zhuǎn)子，是由三個轉(zhuǎn)子組成的三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：高壓渦輪（1級）與高壓壓氣機（6級）同軸，共同構(gòu)成高壓轉(zhuǎn)子，見剖面圖中紅色部分；中壓渦輪（1級）與中壓壓氣機（4級）同軸，共同構(gòu)成中壓轉(zhuǎn)子，見剖面圖中黃色部分；低壓渦輪（2級）與風扇同軸，共同構(gòu)成低壓轉(zhuǎn)子，見剖面圖中藍色部分。三個轉(zhuǎn)子軸線重合，低壓轉(zhuǎn)子軸在中心，中壓轉(zhuǎn)子軸是管狀，套在低壓轉(zhuǎn)子軸上，高壓轉(zhuǎn)子軸也是管狀，套在中壓轉(zhuǎn)子軸上。三個轉(zhuǎn)子軸間有空隙，不直接接觸，安裝在各自的軸承上，軸承固定在軸承機匣上，見剖面圖中綠色部分。
三個轉(zhuǎn)子各自運行在最佳轉(zhuǎn)速，高壓壓氣機運行在高轉(zhuǎn)速，中壓壓氣機轉(zhuǎn)速一般比高壓壓氣機略低些，風扇運行在低轉(zhuǎn)速，壓氣機分兩段不同轉(zhuǎn)速可用較少級數(shù)達到較高的壓縮比。
圖1--3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是3轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖，其中心部分與普通渦輪發(fā)動機一樣，本模型采用環(huán)形燃燒室，只是轉(zhuǎn)子為3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在低壓轉(zhuǎn)子前端頭是風扇，在風扇外周是風扇包容機匣，用來保護風扇與安裝附件裝置，風扇靜子葉片可對風扇后的氣流進行整流。
圖2--3轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖
圖3是3轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機工作區(qū)劃分與氣流走向圖。一部分空氣經(jīng)過風扇進入壓氣機，經(jīng)過燃燒室、渦輪從噴管噴出，這部分稱為內(nèi)涵氣流；大部分空氣經(jīng)過風扇從核心機外殼的外環(huán)流過，稱為外涵氣流，外涵氣流與內(nèi)涵氣流流量（質(zhì)量）之比稱為涵道比，本模型屬大涵道比渦扇發(fā)動機。
內(nèi)涵氣流經(jīng)過風扇與中壓壓氣機與高壓壓氣機得到較高的氣壓（增壓比達24以上）。圖中白色箭頭線是在壓氣機內(nèi)氣流走向。在燃燒室升溫膨脹得到很高的速度噴向渦輪機，第一級渦輪以很高轉(zhuǎn)速帶動高壓壓氣機旋轉(zhuǎn)，第二級渦輪以低一些的轉(zhuǎn)速帶動中壓壓氣機旋轉(zhuǎn)，第三、四級渦輪以較低轉(zhuǎn)速帶動風扇旋轉(zhuǎn)，圖中橙紅色箭頭線是在燃燒室經(jīng)過渦輪的氣流走向。外涵氣流由風扇推動產(chǎn)生，圖中淺藍色箭頭線是外涵氣流走向。
圖3--3轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機工作氣流圖
圖4是安裝在機翼下的渦扇發(fā)動機，圖中橙紅色箭頭線是內(nèi)涵氣流走向，白色箭頭線是外涵氣流走向，外涵氣流與內(nèi)涵氣流的動能一起產(chǎn)生發(fā)動機的推力。
圖4--安裝在機翼下的渦扇發(fā)動機
下面請觀看渦扇發(fā)動機運轉(zhuǎn)動畫，三個轉(zhuǎn)子以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 如果在線觀看出現(xiàn)轉(zhuǎn)子抖動或反轉(zhuǎn)，請下載用其他播放器觀看。
渦輪風扇發(fā)動機運轉(zhuǎn)動畫
渦扇發(fā)動機廣泛用在民航客機、貨運機，軍用運輸機、轟炸機等大型飛機。
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