| 航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣流流動(dòng)的奧秘 |
| 來(lái)源： 點(diǎn)擊數(shù)：4834次 更新時(shí)間：2021/12/15 20:40:14 |
| 航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣流流動(dòng)的奧秘： 為什么航空發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)氣流會(huì)從前面進(jìn)來(lái)，然后經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)經(jīng)過(guò)燃燒室，經(jīng)過(guò)渦輪最后從后面噴出來(lái)。他們很多人就想：那在這個(gè)過(guò)程中它壓強(qiáng)是越來(lái)越高的，為什么壓強(qiáng)高的情況下在后面，但是前面壓強(qiáng)低，它這個(gè)空氣反而不從壓強(qiáng)高的地方往壓強(qiáng)低的地方流呢？ 感覺(jué)這個(gè)道理講不通，我發(fā)現(xiàn)這些網(wǎng)友們非常的有創(chuàng)新意識(shí)，他提這個(gè)問(wèn)題非常好，這實(shí)際上呢很有意思的一個(gè)問(wèn)題。 之所以軸流式渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)它這個(gè)空氣流向是從頭到尾這樣下來(lái)，是跟它這個(gè)結(jié)構(gòu)是有關(guān)的，所以這是個(gè)非常好的問(wèn)題。那么我今天呢就跟大家來(lái)聊一下。這個(gè)了解這個(gè)問(wèn)題以前，我們需要建立起航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱工循環(huán)的基本原理，就它這個(gè)熱工循環(huán)是怎么建立起來(lái)。 它就是這樣的，前面的是壓氣，風(fēng)扇和壓氣機(jī)對(duì)空氣吸進(jìn)來(lái)以后進(jìn)行壓氣，壓縮壓縮這個(gè)壓的這個(gè)空氣的壓強(qiáng)很大了以后然后送到這個(gè)燃燒室，在燃燒室和燃油進(jìn)行混合劇烈的燃燒，劇烈燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)猓@個(gè)高溫燃?xì)饩途哂辛司薮蟮哪芰浚@個(gè)巨大的能量從燃燒室出來(lái)以后，就推動(dòng)燃燒室后面的渦輪旋轉(zhuǎn)，這個(gè)渦輪一轉(zhuǎn)就把這個(gè)高溫燃?xì)馑哂械哪芰哭D(zhuǎn)換成了機(jī)械能。所以渦輪的作用是熱功轉(zhuǎn)換用的。 那么渦輪一轉(zhuǎn)，同時(shí)它又帶動(dòng)了前面的風(fēng)扇和壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，就渦輪和風(fēng)扇是連在一根軸上的，高壓壓氣機(jī)連的是高壓渦輪，低壓壓氣機(jī)連的是低壓渦輪，它這兩根轉(zhuǎn)子是這樣的，所以渦輪一轉(zhuǎn)前面的風(fēng)扇和壓氣機(jī)就轉(zhuǎn)，風(fēng)扇和壓氣機(jī)一轉(zhuǎn)以后就把這空氣繼續(xù)往里壓，然后這個(gè)整個(gè)的壓氣燃燒整個(gè)噴氣這個(gè)過(guò)程就循環(huán)建立起來(lái)，它熱工循環(huán)是這樣的建立起來(lái)。 也就是說(shuō)在這個(gè)過(guò)程中它有一根軸，這根軸上后面連的是渦輪葉片，前面連的是風(fēng)扇葉片，當(dāng)渦輪葉片在高溫燃?xì)獾臎_擊下旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，這個(gè)渦輪一轉(zhuǎn)它就帶動(dòng)整個(gè)軸就轉(zhuǎn)，這個(gè)軸一轉(zhuǎn)軸又帶動(dòng)了前面的風(fēng)扇和壓氣機(jī)轉(zhuǎn)，然后就整個(gè)就轉(zhuǎn)起來(lái)了。所以我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到叫雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，是什么意思呢？就是它有兩根軸，這兩根軸呢是同心軸，高壓渦輪連的前面對(duì)應(yīng)的是高壓壓氣機(jī)是連在一起的，所以高壓渦輪一轉(zhuǎn)高壓壓氣機(jī)就轉(zhuǎn)，還有低壓渦輪的是跟前面的低壓壓氣機(jī)和風(fēng)扇連在一起的，低壓渦輪一轉(zhuǎn)前面的低壓壓氣機(jī)的風(fēng)扇也轉(zhuǎn)，所以他是這樣的大家把這個(gè)概念先建立起來(lái)。 風(fēng)扇它跟后面的這個(gè)那個(gè)低壓渦輪是連在一起的，這是高壓壓氣機(jī)跟前面的高壓渦輪是連在一起，的這個(gè)概念建立起來(lái)，那在這里頭還有一個(gè)重要的概念，就是轉(zhuǎn)子和靜子的概念。 轉(zhuǎn)子和靜子的概念，什么是轉(zhuǎn)子呢顧名思義，它是轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)的，你像風(fēng)扇這個(gè)轉(zhuǎn)子，然后壓氣機(jī)部分呢也有轉(zhuǎn)子葉片它是轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪部分呢也有轉(zhuǎn)動(dòng)的，這是個(gè)轉(zhuǎn)子所謂的轉(zhuǎn)子就是在一根軸上按這個(gè)徑向的分布了若干個(gè)葉片形成了一個(gè)類似于像風(fēng)扇一樣的東西，渦輪葉片也是這樣，它有很多渦輪葉片沿著靜像這個(gè)分布起來(lái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，可以轉(zhuǎn)子跟軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 還有一個(gè)部件叫靜子，這個(gè)靜子顧名思義它是靜止不動(dòng)的，它是固定在機(jī)匣上，然后呢通過(guò)固定在機(jī)匣上以后，它在這個(gè)轉(zhuǎn)子后面有一個(gè)靜子，你把這個(gè)概念建立起來(lái)，那么這個(gè)時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流能夠從前到尾下去來(lái)講非常巧妙的一個(gè)結(jié)構(gòu)，就是這個(gè)轉(zhuǎn)子和靜子的配合。 因?yàn)檗D(zhuǎn)子和靜子的配合，使得這個(gè)空氣的流向基本上只能從前往后，它不會(huì)逆著，那個(gè)它是怎么實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)子和靜子在壓氣機(jī)部分和渦輪部分它的分布是不一樣的。我們經(jīng)常聽(tīng)到叫一級(jí)壓氣機(jī)，二級(jí)壓氣機(jī)，三級(jí)壓氣機(jī)，聽(tīng)到一級(jí)渦輪，二級(jí)渦輪，三級(jí)渦輪這種這種概念，那么每一級(jí)壓氣機(jī)和每一級(jí)渦輪呢都是由轉(zhuǎn)子和靜子組合在一起構(gòu)成的，就是它是一級(jí)壓氣機(jī)必然有一個(gè)轉(zhuǎn)子，必然有一個(gè)靜子組成一級(jí)壓級(jí)機(jī)，一級(jí)渦輪必然有一個(gè)靜子，必然有一個(gè)轉(zhuǎn)子組成一級(jí)渦輪這個(gè)概念建立起來(lái)。 那么在這個(gè)壓氣機(jī)這個(gè)環(huán)節(jié)，它是轉(zhuǎn)子在前面，每一個(gè)轉(zhuǎn)子馬上跟著一個(gè)靜子構(gòu)成一級(jí)壓氣機(jī)，而且轉(zhuǎn)子和靜子之間的間隙非常的小，基本上是貼在一起的。 然后這時(shí)候你想想看轉(zhuǎn)子部分高速的旋轉(zhuǎn)把空氣就壓進(jìn)來(lái)了，它壓進(jìn)來(lái)的時(shí)候這個(gè)空氣一壓進(jìn)來(lái)的時(shí)候，馬上進(jìn)到靜子里頭，靜子這個(gè)部分來(lái)講其實(shí)起到一個(gè)什么作用呢？其實(shí)就起到了一個(gè)接力的作用，這個(gè)空腔一家進(jìn)來(lái)以后，到了靜子靜子呢以后把它封閉在這個(gè)空腔里頭，然后接下來(lái)的下一級(jí)壓氣機(jī)馬上又是個(gè)轉(zhuǎn)子，這個(gè)轉(zhuǎn)子又把這個(gè)前一級(jí)的靜子里頭的空氣呢又壓過(guò)來(lái)，送到下一級(jí)的靜子，就這一級(jí)一級(jí)的接力就往下送，它是這樣的，所以它通過(guò)這種非常巧妙的轉(zhuǎn)子和靜子的配合，使得壓氣機(jī)里頭的空氣一級(jí)一級(jí)的往下壓，經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)壓縮的這種高壓空氣，進(jìn)到燃燒室和燃油混合劇烈燃燒以后，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓@個(gè)高溫高壓的燃?xì)鈴娜紵覈姵鰜?lái)。因?yàn)檫@個(gè)燃燒室的結(jié)構(gòu)來(lái)講它是后面是敞口，所以他就從這里頭噴出來(lái)，噴出來(lái)以后他遇到的第1個(gè)部件是什么？是渦輪靜子，也就是說(shuō)這時(shí)候他遇到的這一級(jí)高壓渦輪的首先遇到的一級(jí)高壓渦輪的渦輪靜子，而渦輪靜子的起這個(gè)高溫燃?xì)獾牧飨虻姆较颍ㄟ^(guò)這個(gè)葉片的形狀就它倒了一下，然后就倒進(jìn)來(lái)了，倒進(jìn)來(lái)以后它通過(guò)這個(gè)靜子一過(guò)來(lái)以后馬上就遇到可以旋轉(zhuǎn)的這個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子，這個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子的葉片的方向也是適合這種高溫燃?xì)庖粵_過(guò)來(lái)以后它就會(huì)動(dòng)它，一動(dòng)以后又把這個(gè)空氣從這個(gè)葉片里頭又推向后面，這個(gè)推向后面來(lái)講又遇到了一個(gè)第2級(jí)渦輪的一個(gè)渦輪靜子，這個(gè)渦輪靜止又起到一個(gè)導(dǎo)向的作用，然后從這個(gè)導(dǎo)向器出來(lái)以后，又遇到了下一級(jí)渦輪的渦輪轉(zhuǎn)子，就這樣一級(jí)一級(jí)的往下，那基本上來(lái)講，它可能兩級(jí)渦輪就基本上把這個(gè)熱工轉(zhuǎn)換就做完了。 所以它通過(guò)這樣一種途徑使得這個(gè)從前面開(kāi)始，這個(gè)空氣經(jīng)過(guò)風(fēng)扇經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)一起的接力進(jìn)行壓縮，先由轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)葉片把這個(gè)空氣呢壓進(jìn)來(lái)，壓進(jìn)來(lái)以后傳遞給靜子部分，靜子部分等于把這個(gè)空氣暫存在這一下，然后迅速的下一級(jí)的這個(gè)轉(zhuǎn)子葉片又開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，又把它送到下一級(jí)這個(gè)靜子，這個(gè)一級(jí)一級(jí)的接力，這個(gè)壓力越來(lái)越大，它是這個(gè)道理，所以通過(guò)這種非常巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得這個(gè)整個(gè)空氣流動(dòng)是從進(jìn)口一直到后面噴出來(lái)，它不會(huì)產(chǎn)生往后反的這種狀態(tài)，當(dāng)然如果這種反向出現(xiàn)的話對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)有很大的影響，但是我們講的是主要的原因就是它是通過(guò)這種途徑通過(guò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子和進(jìn)取的來(lái)保障了這個(gè)空氣的流向，所以當(dāng)你了解到這個(gè)原理了以后，你有的時(shí)候真的去想這個(gè)自然界實(shí)在是太奇妙了。 我們?cè)诳刺?yáng)和月亮是陰陽(yáng)一樣，我們?cè)倏凑娮雍拓?fù)電子是陰陽(yáng)一樣，然后所有的一切包括計(jì)算機(jī)0和1就可以表達(dá)整個(gè)數(shù)字世界，你想想這個(gè)世界是如此之奇妙，而且它好像有一種溝通性在里頭，所以我就這樣來(lái)跟大家解釋一下，希望大家能夠能夠建立這種認(rèn)知啊，核心問(wèn)題它這個(gè)空氣流向能從前到后核心問(wèn)題是通過(guò)結(jié)構(gòu)保障的，這個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的非常精妙，就是在壓氣機(jī)部分，每一級(jí)壓氣機(jī)都有轉(zhuǎn)子和靜子，在渦輪部分每一級(jí)渦輪都有轉(zhuǎn)子和靜子轉(zhuǎn)折壓氣機(jī)部分是負(fù)責(zé)把空氣往里壓，靜子的負(fù)責(zé)接力，然后一級(jí)一級(jí)地網(wǎng)往下傳遞，渦輪部分靜子在前面燃?xì)庖怀鰜?lái)以后通過(guò)靜子進(jìn)行了導(dǎo)向這個(gè)熱熔的轉(zhuǎn)換它是這樣一個(gè)規(guī)則。 |
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