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渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理如何?

渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理如何?: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-04-03

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◆壓氣機(jī) 　　壓氣機(jī)故名思意，就是用來(lái)壓縮空氣的一種機(jī)械。在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上所使用的壓氣機(jī)按其結(jié)構(gòu)和工作原理可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是離心式壓氣機(jī)，一類(lèi)是軸流式壓氣機(jī)。離必式壓氣機(jī)的外形就像是一個(gè)鈍角的扁圓錐體。在這個(gè)圓錐體上有數(shù)條螺旋形的葉片，當(dāng)壓氣機(jī)的圓盤(pán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空氣就會(huì)被螺旋形的葉片“抓住”，在高速旋轉(zhuǎn)所帶來(lái)的巨大離心力之下，空氣就會(huì)被甩進(jìn)壓氣機(jī)圓盤(pán)與壓氣機(jī)機(jī)匣之間的空隙，從而實(shí)現(xiàn)空氣的增壓。與離心式壓氣機(jī)不同，軸流式壓氣機(jī)是由多級(jí)風(fēng)扇所構(gòu)成的，其每一級(jí)都會(huì)產(chǎn)生一定的增壓比，各級(jí)風(fēng)扇的增壓比相乘就是壓氣機(jī)的總增壓比。　　在現(xiàn)代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上的壓氣機(jī)大多是軸流式壓氣機(jī)，軸流式壓氣機(jī)有著體積小、流量大、單位效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在一些場(chǎng)合之下離心式壓氣機(jī)也還有用武之地，離心式壓氣機(jī)雖然效率比較差，而且重量大，但離心式壓氣機(jī)的工作比較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且單級(jí)增壓比也比軸流式壓氣機(jī)要高數(shù)倍。比如在我國(guó)臺(tái)灣的ＩＤＦ上用的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的ＴＦＥ１－０４２－７０渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上，其高壓壓氣機(jī)就采用了四級(jí)軸流式與一級(jí)離心式的組合式壓氣機(jī)以減少壓氣機(jī)的級(jí)數(shù)。多說(shuō)一句，這樣的組合式壓氣機(jī)在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上用的不多，但在直升機(jī)上所使用的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在一般都為幾級(jí)軸流式加一級(jí)離心式的組合結(jié)構(gòu)。比如國(guó)產(chǎn)的渦軸－６、渦軸－８發(fā)動(dòng)機(jī)就是１級(jí)軸流式加１級(jí)離心式構(gòu)成的組合壓氣機(jī)。而美國(guó)的“黑鷹”直升機(jī)上的Ｔ－７００發(fā)動(dòng)機(jī)其壓氣機(jī)為５級(jí)軸流式加上１級(jí)離心式。　　壓氣機(jī)是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上比較核心的一個(gè)部件。在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)很大程度上就是為了迎合壓氣機(jī)的需要。壓氣機(jī)的效率高低直接的影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。目前人們的目標(biāo)是提高壓氣機(jī)的單級(jí)增壓比。比如在Ｊ－７９上用的壓氣機(jī)風(fēng)扇有１７級(jí)之多，平均單級(jí)增壓比為１．１６，這樣１７級(jí)葉片的總增壓比大約為１２．５左右，而用在波音－７７７上的ＧＥ－９０的壓氣機(jī)的平均單級(jí)增壓比以提高到了１．３６，這樣只要十級(jí)增壓葉片總增壓比就可以達(dá)到２３左右。而Ｆ－２２的動(dòng)力Ｆ－１１９發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)更是了的，３級(jí)風(fēng)扇和６級(jí)高壓壓氣機(jī)的總增壓比就達(dá)到了２５左右，平均單級(jí)增壓比為１．４３。平均單級(jí)增壓比的提高對(duì)減少壓氣機(jī)的級(jí)數(shù)、減少發(fā)動(dòng)機(jī)的總量、縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的總長(zhǎng)度是大有好處的。　　但隨著壓氣機(jī)的增壓比越來(lái)越高，壓氣機(jī)振喘和壓氣機(jī)防熱的問(wèn)題也就突現(xiàn)了出來(lái)。　　在壓氣機(jī)中，空氣在得到增壓的同時(shí)，其溫度也在上升。比如當(dāng)飛機(jī)在地面起飛壓氣機(jī)的增壓比達(dá)到２５左右時(shí)，壓氣機(jī)的出口溫度就會(huì)超過(guò)５００度。而在戰(zhàn)斗機(jī)所用的低函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，在中低空飛行中由于沖壓作用，其溫度還會(huì)提高。而當(dāng)壓氣機(jī)的總增壓比達(dá)到３０左右時(shí)，壓氣機(jī)的出口溫度會(huì)達(dá)到６００度左右。如此高的溫度會(huì)鈦合金以是難當(dāng)重任，只能由耐高溫的鎳基合金取而代之，可是鎳基合金與鈦合金相比基重量太大。與是人們又開(kāi)發(fā)了新型的耐高溫鈦合金。在波音－７４７的動(dòng)力之一羅·羅公司的遄達(dá)８００與ＥＦ－２０００的動(dòng)力ＥＪ－２００上就使用了全鈦合金壓氣機(jī)。其轉(zhuǎn)子重量要比使用鎳基合金減重百分之三十左右。　　與壓氣機(jī)防熱的問(wèn)題相比壓氣機(jī)振喘的問(wèn)題要難辦一些。振喘是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種不正常的工作狀態(tài)，他是由壓氣機(jī)內(nèi)的空氣流量、流速、壓力的空然變化而引發(fā)的。比如在當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行加速、減速時(shí)，當(dāng)飛發(fā)動(dòng)機(jī)吞水、吞冰時(shí)，或當(dāng)戰(zhàn)斗機(jī)在突然以大攻飛行拉起進(jìn)氣道受到屏蔽進(jìn)氣量驟減時(shí)。都極有可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)的振喘。　　在渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之初，人們就采用了在各級(jí)壓氣機(jī)前和風(fēng)扇前加裝整流葉片的方法來(lái)減少上一級(jí)壓氣機(jī)因絞動(dòng)空氣所帶給下一級(jí)壓氣機(jī)的不利影響，以克制振喘現(xiàn)像的發(fā)生。而且在Ｊ－７９渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)上人們還首次實(shí)現(xiàn)了整流葉片的可調(diào)整。可調(diào)整的整流葉片可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)在更加寬廣的飛行包線內(nèi)正常工作?？墒请S著風(fēng)扇、壓氣機(jī)的增壓比一步一步的提高光是采用整流葉片的方法以是行不通了。對(duì)于風(fēng)扇人們使用了寬弦風(fēng)扇解決了在更廣的工作范圍內(nèi)穩(wěn)定工作的問(wèn)題，而且采用了寬弦風(fēng)扇之后即使去掉風(fēng)扇前的整流葉片風(fēng)扇也會(huì)穩(wěn)定的工作。比如在Ｆ－１５上的Ｆ１００－ＰＷ－１００其風(fēng)扇前就采用了整流葉片，而Ｆ－２２的Ｆ－１１９就由于采用了三級(jí)寬弦風(fēng)扇所以風(fēng)扇前也就沒(méi)有了整流葉片，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的重量得以減輕，而且由于風(fēng)扇前少了一層屏蔽其效率也就自然而然的提高了。風(fēng)扇的問(wèn)題解決了可是壓氣的問(wèn)題還在，而且似乎比風(fēng)扇的問(wèn)題材更難辦。因?yàn)槎嗉?jí)的壓氣機(jī)都是裝在一根軸上的，在工作時(shí)它的轉(zhuǎn)數(shù)也是相同的。如果各級(jí)壓氣機(jī)在工作的時(shí)候都有自已合理的工作轉(zhuǎn)數(shù)，振喘的問(wèn)題也就解決了?？墒堑浆F(xiàn)在為止還沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)什么國(guó)家在集中國(guó)力來(lái)研究十幾、二十幾轉(zhuǎn)子的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。　　在萬(wàn)般的無(wú)耐之后人們能回到老路上來(lái)——放氣。放氣是一種最簡(jiǎn)單但也最無(wú)可耐何的防振喘的方法。在很多現(xiàn)代化的發(fā)動(dòng)上人們都保留的放氣活門(mén)以備不時(shí)之須。比如在波音－７４７的動(dòng)力ＪＴ－９Ｄ上，普·惠公司就分別在十五級(jí)的高、低壓氣機(jī)中的第４、９、１５級(jí)上保留了三個(gè)放氣活門(mén)。　　◆燃燒室與渦輪　　渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室也就是我們上面所提到過(guò)的“燃?xì)獍l(fā)生器”。經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)壓縮后的高壓空氣與燃料混合之后將在燃燒室中燃燒以產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)燃?xì)鉁u輪的運(yùn)轉(zhuǎn)。在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上最常用的燃燒室有兩種，一種叫作環(huán)管形燃燒室，一種叫作環(huán)形燃燒室。　　環(huán)管燃燒室是由數(shù)個(gè)火焰筒圍成一圈所組成，在火焰筒與火焰筒之間有傳焰管相連以保證各火焰筒的出口燃?xì)鈮毫Υ笾料嗟取？墒羌仁故侨绱烁鞲骰鹧嫱仓畠?nèi)的燃?xì)鈮毫σ策€是不能完全相等，但各火焰筒內(nèi)的微小燃?xì)鈮毫€不足以為患。但在各各火焰筒的出口處由于相鄰的兩個(gè)火焰筒所噴出的燃?xì)鈺?huì)發(fā)生重疊，所以在各火焰筒的出口相鄰處的溫度要比別處的溫度高?；鹧嫱驳某隹跍囟葓?chǎng)的溫度差異會(huì)給渦輪前部的燃?xì)鈱?dǎo)向器帶來(lái)一定的損害，溫度高的部分會(huì)加速被燒蝕。比如在使用了八個(gè)火焰筒的環(huán)管燃燒室的ＪＴ－３Ｄ上，在火焰筒尾焰重疊處其燃?xì)鈱?dǎo)流葉片的壽命只有正常葉片的三分之一。　　與環(huán)管式燃燒室相比，環(huán)形燃燒室就沒(méi)有這樣的缺點(diǎn)。故名思意，與管環(huán)燃燒室不同，環(huán)形燃燒室的形狀就像是一個(gè)同心圓，壓縮空氣與燃油在圓環(huán)中組織燃燒。由于環(huán)形燃燒室不像環(huán)管燃燒室那樣是由多個(gè)火焰筒所組成，環(huán)形燃燒室的燃燒室是一個(gè)整體，因此環(huán)形燃燒室的出口燃?xì)鈭?chǎng)的溫度要比環(huán)管形燃燒室的溫度均勻，而且環(huán)形燃燒室所需的燃油噴嘴也要比環(huán)管燃燒室的要少一些。均勻的溫度場(chǎng)對(duì)直接承受高溫燃?xì)獾娜細(xì)鈱?dǎo)流葉片的整體壽命是有好處的。　　與環(huán)管燃燒室相比，環(huán)形燃燒室的優(yōu)點(diǎn)還不止是這些。　　由于燃燒室中的溫度很高，所以無(wú)論環(huán)管燃燒室還是環(huán)形燃燒室都要進(jìn)行一定的冷卻，以保證燃燒室能更穩(wěn)定的進(jìn)行工作。單純的吹風(fēng)冷卻早以不能適應(yīng)極高的燃燒室溫度?，F(xiàn)在人們?cè)谌紵抑凶钇毡闶褂玫睦鋮s方法是全氣膜冷卻，即在燃燒室內(nèi)壁與燃燒室內(nèi)部的高溫燃?xì)庵g組織起一層由較冷空氣所形成的氣膜來(lái)保護(hù)燃燒室的內(nèi)壁。由于要形成氣膜，所以就要從燃燒室壁上的孔隙中向燃燒室內(nèi)噴入一定量的冷空氣，所以燃燒室壁被作的很復(fù)雜，上面的開(kāi)有成千上萬(wàn)用真空電子束打出的冷卻氣孔?，F(xiàn)在大家只要通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算就可以得知，在有著相同的燃燒室容積的情況下，環(huán)形燃燒室的受熱面積要比環(huán)管燃燒室的受熱面積小的多。因此環(huán)形燃燒的冷卻要比環(huán)管形燃燒室的冷卻容易的多。在除了冷卻比較容易之處，環(huán)形燃燒室的體積、重量、燃油油路設(shè)計(jì)等等與環(huán)管燃燒室相比也著優(yōu)勢(shì)。　　但與環(huán)管燃燒室相比，環(huán)形燃燒室也有著一些不足，但這些不足不是性能上的而是制作工藝上。　　首先，是環(huán)形燃燒室的強(qiáng)度問(wèn)題。在環(huán)管燃燒室上使用的是單個(gè)體積較小的火焰筒，而環(huán)形燃燒室使用的是單個(gè)體積較大的圓環(huán)形燃燒室。隨著承受高溫、高壓的燃燒室的直徑的增大，環(huán)形燃燒室的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是一大難點(diǎn)。　　其次，由于燃燒室的工作整體環(huán)境很復(fù)雜，所以現(xiàn)在人們還不可能完全用計(jì)算的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)、解決燃燒室所面臨的問(wèn)題。要暴露和解決問(wèn)題進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)是唯一的方法。在環(huán)管燃燒室上，由于單個(gè)火焰筒的體積和在正常工作時(shí)所需要的空氣流量較少，人們可以進(jìn)行單個(gè)的火焰筒實(shí)驗(yàn)。而環(huán)形燃燒室是一個(gè)大直徑的整體，在工作時(shí)所需要的空氣流量也比較大，所以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有一定的難度。在五六十年代人們進(jìn)行環(huán)行燃燒室的實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于沒(méi)有足夠的條件只能進(jìn)行環(huán)形燃燒室部分扇面的實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)不可能得到燃燒室的整體數(shù)據(jù)。　　但由于科技的進(jìn)步，環(huán)形燃燒室的機(jī)械強(qiáng)度與調(diào)試問(wèn)題在現(xiàn)如今都以經(jīng)得到了比較圓滿(mǎn)的解決。由于環(huán)形燃燒室固有的優(yōu)點(diǎn)，在八十年代之后研發(fā)的新型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之上幾忽使用的都是環(huán)形燃燒室。　　為了更能說(shuō)明兩種不同的燃燒室的性能差異，現(xiàn)在我們就以同為普·惠公司所出品的使用環(huán)管形燃燒室的第一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)ＪＴ－３Ｄ與使用了環(huán)形燃燒室的第二代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)ＪＴ－９Ｄ來(lái)作一個(gè)比較。兩種渦扇發(fā)動(dòng)同為雙轉(zhuǎn)子前風(fēng)扇無(wú)加力設(shè)計(jì)，不過(guò)推力差異比較大，ＪＴ－３Ｄ是８噸級(jí)推力的中推發(fā)動(dòng)機(jī)，而ＪＴ－９Ｄ－５９Ａ的推力高達(dá)２４０４２公斤，但這樣的差異并不妨礙我們對(duì)它們的燃燒室作性能上的比較。首先是兩種燃燒室的幾何形狀，ＪＴ－９Ｄ－３Ａ的直徑和長(zhǎng)度分別為９６５毫米和６２７毫米，而ＪＴ－３Ｄ－３Ｂ的直徑是１０２０．５毫米、長(zhǎng)度是１０７０毫米。很明顯，ＪＴ－９Ｄ的環(huán)形燃燒室要比ＪＴ－３Ｄ的環(huán)管燃燒室的體積小。ＪＴ－９Ｄ－３Ａ只有２０個(gè)燃油噴嘴，而ＪＴ－３Ｄ－３Ｂ的燃油噴嘴多達(dá)四十八個(gè)。燃燒效率ＪＴ－３Ｄ－３Ｂ為０．９７而ＪＴ－９Ｄ－３Ａ比他要高兩個(gè)百分點(diǎn)。ＪＴ－３Ｄ－３Ｂ八個(gè)火焰筒的總表面積為３．５７９平方米，而ＪＴ－９Ｄ－３Ａ的火焰筒表面積只有２．２８２平方米，火焰筒表面積的縮小使得火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)可以作到簡(jiǎn)單、高效，因此ＪＴ－９Ｄ的火焰筒壁溫度得以下降。ＪＴ－３Ｄ－３Ｂ的火焰筒壁溫度為７００～９００度左右，而ＪＴ－９Ｄ－３Ａ的火焰筒壁溫度只有６００到８５０度左右。ＪＴ－９Ｄ的火焰筒壁溫度沒(méi)有ＪＴ－３Ｄ－３Ｂ的高，可是ＪＴ－９Ｄ－３Ａ的燃燒室出口溫度卻高達(dá)１１５０度，而ＪＴ－３Ｄ－３Ｂ的燃燒室出口溫度卻只有９４３度。以上所列出的幾條足以能說(shuō)明與環(huán)管燃燒室相比環(huán)形燃燒室有著巨大的性能優(yōu)勢(shì)。　　在燃燒室中產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)獾老纫?jīng)過(guò)一道燃?xì)鈱?dǎo)向葉片，高溫高壓燃?xì)庠诮?jīng)過(guò)燃?xì)鈱?dǎo)向葉片時(shí)會(huì)被整流，并被賦予一定的角度以更有效率的來(lái)沖擊渦輪葉片。其目地就是為了推動(dòng)渦輪，各級(jí)渦輪會(huì)帶動(dòng)風(fēng)扇和壓氣機(jī)作功。在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，渦輪葉片和燃?xì)鈱?dǎo)向葉片將要直接的承受高溫高壓燃?xì)獾臎_刷。普通的金屬材料跟本無(wú)法承受如此刻克的工作環(huán)境。因此燃?xì)鈱?dǎo)向葉片和渦輪葉片還有聯(lián)接渦輪葉片的渦輪盤(pán)都必需是極耐高溫的合金材料。沒(méi)有深厚的基礎(chǔ)科學(xué)研究，高性能的渦輪研制也就無(wú)從談起?，F(xiàn)今有實(shí)力來(lái)研制高性能渦輪的國(guó)家都無(wú)不把先進(jìn)的渦輪盤(pán)和渦輪葉片的材料配方和制作工藝當(dāng)作是最高極密。也正是這個(gè)小小的渦輪減緩了一些國(guó)家成為航空大國(guó)的步伐。　　眾所周知，提高渦輪進(jìn)口溫度是提高渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)推力的有效途徑，所以在軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上，人們都在不遺余力的來(lái)提高渦輪的進(jìn)口渦度以使發(fā)動(dòng)機(jī)用更小的體積和重量來(lái)產(chǎn)生更大的推力。蘇－２７的動(dòng)力ＡＬ－３７Ｆ渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪進(jìn)口溫度以高達(dá)１４２７度，而Ｆ－２２的運(yùn)力Ｆ－１１９渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)其渦輪前進(jìn)口溫度更是達(dá)到了１７００度的水平。在很多文章上提到如果要想達(dá)到更高的渦輪口進(jìn)氣溫度，在現(xiàn)今陶瓷渦輪還未達(dá)到真正實(shí)際應(yīng)用水平的情況下，只能采用更高性能的耐高溫合金。其實(shí)這是不切確的。提高渦輪的進(jìn)口溫度并非只有采用更加耐高溫的材料這一種途徑。早在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)誕生之初，人們就想到了用涂層的辦法來(lái)提高渦輪葉片的耐燒上涂一層耐燒蝕的表面涂層來(lái)延長(zhǎng)渦輪葉片的使用壽命。在ＪＴ－３Ｄ的渦輪葉片上普惠公司就用擴(kuò)散滲透法在渦輪葉片上“鍍”上一層鋁、硅涂層。這種擴(kuò)散滲透法與我們?nèi)粘?yīng)用的手工鋼鋸條的滲碳工藝有點(diǎn)類(lèi)似。經(jīng)過(guò)了擴(kuò)散滲透鋁、硅的ＪＴ－３Ｄ一級(jí)渦輪葉片其理論工作壽命高達(dá)１５９００小時(shí)。　　當(dāng)渦輪工作溫度進(jìn)一步升高之后，固體滲透也開(kāi)始不能滿(mǎn)足越來(lái)越高的耐燒蝕要求。首先是固體滲透法所產(chǎn)生的涂層不能保證其涂層的均勻，其次是用固體滲透法得出的涂層容易脫落，其三經(jīng)過(guò)固體滲透之后得出的成品由于涂層不勻會(huì)產(chǎn)生一定的不規(guī)則變形（一般來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò)滲透法加工的零件其外形尺寸都有細(xì)小的放大）。　　針對(duì)固體滲透法的這些不足，人們又開(kāi)發(fā)了氣體滲透法。所謂氣體滲透就是用金屬蒸氣來(lái)對(duì)葉片進(jìn)行“蒸煮”在“蒸煮”的過(guò)程中各種合金成分會(huì)滲透到葉片的表層當(dāng)中去和葉片表層緊密結(jié)合并改變?nèi)~片表層的金屬結(jié)晶結(jié)構(gòu)。和固體滲透法相比，氣體滲透法所得到的涂層質(zhì)量有了很大提高，其被滲透層可以作的極均勻。但氣體滲透法的工藝過(guò)程要相對(duì)復(fù)雜很多，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較的不容易。但在對(duì)渦輪葉片的耐熱蝕要求越來(lái)越高的情況下，人們還是選擇了比較復(fù)雜的氣體滲透法，現(xiàn)如今的渦輪風(fēng)扇中的渦輪葉片大都經(jīng)過(guò)氣體滲透來(lái)加強(qiáng)其表面的耐燒蝕。　　除了涂層之外，人們還要用較冷的空氣來(lái)對(duì)渦輪葉片進(jìn)行一定的冷卻，空心氣冷葉片也就隨之誕生了。最早的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)－－英國(guó)羅·羅公司的維康就使用了空心氣冷葉片。與燃燒室相比因?yàn)闇u輪是轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因此渦輪的氣冷也就要比燃燒室的空氣冷卻要復(fù)雜的多的多。除了在燃燒室中使用的氣薄冷卻之外在渦輪的燃?xì)鈱?dǎo)向葉片和渦輪葉片上大多還使用了對(duì)流冷卻和空氣沖擊冷卻。　　對(duì)流冷卻就是在空心葉片中不停有冷卻氣在葉片中流動(dòng)以帶走葉片上的熱量。沖擊冷卻其實(shí)是一種被加強(qiáng)了的對(duì)流冷卻，即是一股或多股高速冷卻氣強(qiáng)行噴射在要求被冷卻的表面。沖擊冷卻一般都是用在燃?xì)鈱?dǎo)向葉片和渦輪葉片的前緣上，由空心葉片的內(nèi)部向葉片的前緣噴射冷卻氣體以強(qiáng)行降溫。沖擊冷卻后的氣體會(huì)從燃?xì)鈱?dǎo)向葉片和渦輪葉片前緣上的的孔、隙中流出在燃?xì)獾膸?dòng)下在葉片的表面形成冷卻氣薄。但開(kāi)在葉片前緣上使冷卻氣流出的孔、隙會(huì)讓葉片更加難以制造，而且開(kāi)在葉片前緣上的孔隙還會(huì)使應(yīng)力極中，對(duì)葉片的壽命產(chǎn)生負(fù)面影響?？墒怯捎跉獗±鋮s要比對(duì)流冷卻的效果好上很多，所以人們還是要不惜代價(jià)的在葉片上采用氣薄冷卻。　　從某種意義上來(lái)說(shuō)，在燃?xì)鈱?dǎo)向葉片和渦輪葉片上使用更科學(xué)理合理的冷卻方法可能要比開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的耐高溫合金更重要一些。因?yàn)榭招睦鋮s要比開(kāi)發(fā)新合金投資更少，見(jiàn)效更快?，F(xiàn)在渦輪進(jìn)口溫度的提升其一半左右的功勞要?dú)w功于冷卻技術(shù)的提高?，F(xiàn)如今在各式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前進(jìn)口溫度中要有２００度到３５０度的溫度被葉片冷卻技術(shù)所消化，所以說(shuō)渦輪工作溫度的提高葉片冷卻技術(shù)功不可沒(méi)。　　其實(shí)在很多軍事愛(ài)好者的眼中，渦輪的問(wèn)題似乎只是一個(gè)耐高溫材料的問(wèn)題。其實(shí)渦輪問(wèn)題由于其工作環(huán)境的特殊性它的難點(diǎn)不只是在高溫上。比如，由于渦輪葉片和渦輪機(jī)匣在高溫工作時(shí)由于熱漲冷縮會(huì)產(chǎn)生一定的變形，由這些變形所引起的渦輪葉片與機(jī)匣徑向間隙過(guò)大的問(wèn)題，徑向間隙的變大會(huì)引起燃?xì)庑孤抖?jí)大的降底渦輪效率。還有薄薄的渦輪機(jī)匣在高溫工作時(shí)產(chǎn)生的扭曲變形；低壓渦輪所要求的大功率與低轉(zhuǎn)數(shù)的矛盾；提高單級(jí)渦輪載荷后渦輪葉片的根部強(qiáng)度等等。除了這些設(shè)計(jì)上的難題之外，更大的難題則在于渦輪部件的加工工藝。比如進(jìn)行渦輪盤(pán)粉末合金鑄造時(shí)的雜質(zhì)控制、渦輪盤(pán)進(jìn)行機(jī)器加工時(shí)的軸向進(jìn)給力的控制、對(duì)渦輪盤(pán)加工的高精度要求、渦輪葉片合金精密鑄造時(shí)的偏析、渦輪葉片在表面滲透加工中的變形等等，這里面的每一個(gè)問(wèn)題解決不好都不可能生產(chǎn)出高質(zhì)量、高熱效率的渦輪部件。　　◆噴管與加力　　尾噴管是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的最末端，流經(jīng)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪的空氣只有通過(guò)噴管排出了發(fā)動(dòng)機(jī)之外才能產(chǎn)生真正的推力以推動(dòng)飛機(jī)飛行。　　渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣有二部分，一部分是外函排氣，一部分是內(nèi)函排氣。所以相應(yīng)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣方式也就分成了二種，一種是內(nèi)外函的分開(kāi)排氣，一種是內(nèi)外函的混合排氣。兩種排氣方式各有優(yōu)劣，所以在現(xiàn)代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上兩種排氣方式都有使用?？偟膩?lái)說(shuō)，在高函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上大多采有內(nèi)外函分開(kāi)排氣，在低函道比的戰(zhàn)斗機(jī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上都采用混合排氣的方式，而在中函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上兩種排氣方式都有較多的使用。　　對(duì)于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，函道比越高的發(fā)動(dòng)機(jī)其用油也就更省推力也更大。其原因就是內(nèi)函核心發(fā)動(dòng)機(jī)把比較多的能量傳遞給了外函風(fēng)扇。在混合排氣的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，內(nèi)函較熱的排氣會(huì)給外函較冷的排氣加溫，進(jìn)一步的用氣動(dòng)－－熱力過(guò)程把能量傳遞給外函排氣。所以從理論上來(lái)說(shuō)，內(nèi)外函的混合排氣會(huì)提高推進(jìn)效率使燃油消耗進(jìn)一步降低，而且在實(shí)際上由于混合排氣可以降底內(nèi)函較高排氣速度，所以在當(dāng)飛機(jī)起降時(shí)還可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪音。可是在實(shí)際操作的過(guò)程中，高函道的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎沒(méi)有使用混合排氣的例子，一般都采用可以節(jié)省重量的短外函排氣。　　進(jìn)行內(nèi)外函的混合排氣到目前為止只有兩種方法一種是使用排氣混合器，一種是使用長(zhǎng)外函道進(jìn)行內(nèi)外函排氣的混合。在使用排氣混合器時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)增加一部分排氣混合器的重量，而且由于排氣要經(jīng)過(guò)排氣混合器所以發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣會(huì)產(chǎn)生一部分總壓損失，這兩點(diǎn)不足完全可以抵消掉混合排氣所帶來(lái)的好處。而長(zhǎng)外函排氣除了要付出重量的代價(jià)之外其排氣的混合也不是十分的均勻。所以除了在戰(zhàn)斗機(jī)上因結(jié)構(gòu)要求而采用外則很少有采用。　　在戰(zhàn)斗機(jī)上除了有長(zhǎng)外函進(jìn)行內(nèi)外函空氣混合之外一般都還裝有加力裝置來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的最大可用推力。　　所謂加力就是在內(nèi)函排氣和外函排氣中再?lài)娙胍欢〝?shù)量的燃油進(jìn)行燃燒，以燃油的損失來(lái)?yè)Q取短時(shí)間的大推力。到目前為此只有在軍用飛機(jī)和極少數(shù)要求超音速飛行的民用飛機(jī)上使用了加力。由于各種飛機(jī)的使命不同對(duì)加力燃料的要求也是不同的。比如對(duì)于純粹的截?fù)魬?zhàn)斗機(jī)如米格－２５來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行戰(zhàn)斗起飛時(shí)，其起飛、爬升、奔向戰(zhàn)區(qū)、空戰(zhàn)等等都要求發(fā)動(dòng)機(jī)用最大的推力來(lái)驅(qū)動(dòng)飛機(jī)。其戰(zhàn)斗起飛時(shí)使用加力的時(shí)間差不多達(dá)到了整個(gè)飛行時(shí)間的百分之五十。而對(duì)于Ｆ－１５之類(lèi)的空優(yōu)戰(zhàn)斗機(jī)來(lái)說(shuō)在作戰(zhàn)起飛時(shí)只有在起飛和進(jìn)行空中格斗時(shí)使用加力，因此其加力的使用使時(shí)長(zhǎng)只占其飛行時(shí)間的百分之十不到。而在執(zhí)行純粹的對(duì)地攻擊任務(wù)時(shí)其飛機(jī)要求時(shí)用加力的時(shí)間連百分之一都不到，所以在強(qiáng)擊機(jī)上干脆就不安裝加力裝置以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和長(zhǎng)度。　　加力燃燒是提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的一個(gè)重要手段?，F(xiàn)在我們所說(shuō)的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比都是按照加力推力來(lái)計(jì)算的。如果不按照加力推力來(lái)計(jì)算Ｆ－１００－ＰＷ－１００的推重比只有４．７９連５都沒(méi)有達(dá)到！為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力，人們現(xiàn)在一般都在采用內(nèi)外函排氣同時(shí)參與加力燃燒的混合加力。　　但當(dāng)加力燃燒在大幅度的提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的時(shí)候，所負(fù)出的代價(jià)就是燃油的高消耗。還是以Ｆ－１００－ＰＷ－１００為例其在全加力時(shí)的推力要比無(wú)加力時(shí)的最大推力高百分之六十六，可是加力的燃油消耗卻是無(wú)加力時(shí)的百分之二百八十一。這樣高的燃油消耗在起飛和進(jìn)行空中格斗時(shí)還可以少少的使用一下，如要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的超音速飛行的話飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑將大大縮短。　　針對(duì)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高速性能的不足，人們又提出了變循環(huán)方案和外函加力方案。所謂變循環(huán)就是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的函道比在一定的范圍內(nèi)可調(diào)。比如與Ｆ－１１９競(jìng)爭(zhēng)Ｆ－２２動(dòng)力的ＹＦ－１２０發(fā)動(dòng)機(jī)就是一種變循環(huán)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。他的函道比可以０～０．２５之間可調(diào)。這樣就可以在要求高航速的時(shí)候把函道比縮至最小，使渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)變?yōu)楦咚傩阅芎玫臏u噴發(fā)動(dòng)機(jī)。但由于變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)復(fù)雜，要增加一部分重量，而且費(fèi)用高、維護(hù)不便，于是ＹＦ－１２０敗與Ｆ－１１９手下。　　由于混合加力要求內(nèi)外函排氣都參與加力燃燒，這樣所需要的燃油也較多，于是人們又想到了內(nèi)外函分開(kāi)排氣，只使用外函排氣參加加力燃料的方案。但外函排氣的溫度比較低，所以組織燃燒相對(duì)的困難。目前只有少數(shù)使用，通常是要求長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)加力的發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)采用這種結(jié)構(gòu): 回答者：網(wǎng)友

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