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發(fā)動機故事系列5

親愛的盆友們大家好,又到周末了,是不是在外面浪得很開心呢?

圖片來源于網絡

在此溫馨提示:出門在外,請注意防暑降溫。降溫的主要方式除了銀行卡里的余額外,還可以看我寫的文章,肯定是一股清流(就這么機智的打廣告

)。

還有一個好消息,經過我不(一)懈(周)努(一)力(篇)的寫文章,終于獲得了評論,打賞,原創(chuàng)聲明功能,各位以后看完文章可以給我留言了,歡迎大家提出寶貴意見。


首先我想就我上一篇文章關于壓氣機的工作方式作出一些補充說明。為什么壓氣機一級一級壓縮壓力會升高,明明壓氣機從前往后是呈收縮狀的。

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根據(jù)伯努利定理,氣流往收縮口流動應該是速度加快,壓力降低才是。我們知道壓氣機有轉子和靜子兩種葉片,靜子葉片是負責把空氣以正確的角度導入下一級,并且減緩空氣速度。

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上面這幅圖是轉子葉片和靜子葉片的側視圖,氣流從左側進入轉子葉片,然后通過轉子葉片朝下運動把空氣壓進靜子葉片,然后轉子葉片和靜子葉片之間的通道是擴散口,也就是說當空氣進入后會收到伯努利定理的影響來減速加壓。然后看到兩條分別表示壓力和速度的曲線,在轉子部分,壓力緩慢升高(因為通過了擴散口),并且由于轉子的轉動,速度也有一定的增加。當氣流經過靜子葉片的時候,這時根據(jù)伯努利壓力會升高,速度會降低。所以,氣流的速度在轉子和靜子之間穿梭的時候是升高降低這樣反復加減的。

而這整個的壓氣機的形狀是收縮狀,目的靠轉子葉片的旋轉用來把空氣擠壓進更小的空間,所以這整個壓氣機的形狀和伯努利定理沒有關系。

另外壓氣機級數(shù)每一級的增壓比大約是1.25:1,為了獲得足夠高的增壓比,便把壓氣機級數(shù)增加,理論上是可以無限增加,但是這樣也帶來了發(fā)動機的尺寸以及重量的增加,現(xiàn)在的GE90-115b的增壓比大約是42:1。


我們知道了壓氣機的主要目的是為了給燃燒室提供足夠量的空氣進行燃燒,然后用來驅動渦輪機轉動產生推力。這肯定并不是壓氣機的全部功能,除此之外,發(fā)動機的壓氣機部分還可以提供引氣(bleed-air)用來滿足飛機和發(fā)動機的一些其他需求。具體的引氣的氣孔是根據(jù)需求的溫度和壓力,從不同的壓氣機級數(shù)引過去。

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在上面那幅萬能圖中,壓氣機的最末端的機匣上開一個小孔,然后用管道把氣引出來,便可以給其他部分引氣了。

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在七級轉子部分的環(huán)形引氣活門

相信大家對引氣有一定的概念了,接下來我們來看看GE90發(fā)動機的氣路圖。

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上圖是GE90的氣路圖,非常直觀明有木有!

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我們還是先來看看局部的圖片

這是GE90局部圖片,圖片下方那條有很多藍色豎條紋的收縮口就是壓氣機的通道,然后在上方有許多的管子還有箭頭從管子里出來,這些管道就是引氣管道。大多數(shù)氣都是從非??亢蟮膸准墘簹鈾C中引出來的,在這個位置,壓力和空氣溫度都達到了最大值。但是引出來的空氣會需要進行一系列的處理,比如如果是用作客艙增壓之類的用途的話,那么就必須要給引過來的高壓空氣進行冷卻,把多余的熱量帶走來保證客艙的舒適度。

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上圖粗略的表達了把壓氣機的氣引導了客艙里面,氣被引出來后在經過降溫過濾就能給客艙使用了。

引氣在飛機上的用途是非常多樣化的,大概有如下幾種:

  1. 給客艙的增壓,加熱和制冷;

  2. 給除冰和防冰裝置;

  3. 氣動系統(tǒng);以及

  4. 輔助驅動裝置(Auxiliary Drive Unit,簡稱:ADU)。


簡單的介紹完壓氣機的引氣功能后,接下來我們來聊聊壓氣機的類型。我們大部分人平時坐飛機接觸到的都是噴氣機發(fā)動機,出行很少坐螺旋槳的飛機或者是直升機。在之前我們介紹發(fā)動機的類型時講過渦輪發(fā)動機大致有渦扇(turbofan),渦噴(turbojet),渦槳(turbo-prop)和渦軸(turbo-shaft)這四種。渦輪發(fā)動機的壓氣機一共有兩種主要的類型,分別是離心式(centrifugal flow)和軸流式(axial flow)。之前我們講的壓氣機就是軸流式的壓氣機,因為氣體是沿著主軸向一個方向流動的,所以被稱作軸流式。結合我們之前講到的涵道比,多級轉子,發(fā)動機類型,再加上現(xiàn)在氣體流動方式,我們就能夠完整的定義一臺發(fā)動機的類型了。比如GE90,有高低壓兩個轉子,高涵道比,還是軸流式,這樣我們可以說GE90是一臺高涵道比的雙轉子軸流式渦扇發(fā)動機(聽著是不是很專業(yè)),秉著裝逼裝到底的原則,英文我們叫做 High bypass dual rotor axial flow turbofan engine。

軸流式我們講的很多了,接下來講講離心式(centrifugal flow)壓氣機。

話不多說,一圖抵千言,我們先來一張圖看一看。

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這就是一臺離心式發(fā)動機,和軸流式不同的是,離心式發(fā)動機沒有許多一級一級的轉子和靜子葉片,取而代之的是一個離心葉輪(centrifugal impeller)。離心式壓氣機一般來說由三部分構成,葉輪(impeller),擴壓器(diffuser)和壓縮機岐管(compressor)。

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