高超音速空气喷气式发动机,空气喷气发动机的缺点

摘要： 为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力？谁能介绍一下喷气式发动机的工作原理？全球首架超音速商务客机长什么样？为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力？因为...

1. 为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力？
2. 谁能介绍一下喷气式发动机的工作原理？
3. 全球首架超音速商务客机长什么样？

为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力？

因为想要获得更大推力，同时要节约燃油，推动更多气体以较低速度通过发动机，产生的推力比高速推较少气流通过发动机大。

战斗机，尤其是追求性能的歼击机、超音速战机，一般都使用涡轮喷气式发动机，米格25，F22等。涡轮喷气式发动机靠燃烧空气，并将其高速排出，产生巨大的推力。但是缺点就在于油耗高、声音大、对跑道损伤大等。

而涡扇发动机，则是相当于一个增加了外壳的涡喷发动机，能用燃烧产生的发动机转动，带动更多的空气通过发动机。理所当然的，其发动机转速下降，或者说其风扇叶片的转速下降。

但是带来的好处更多，那就是排气温度降低，热损失低，热能能更多的转化为动能。越大的涵道比，能让发动机获得越大的推力。当然，前提是要匹配，不能小马拉大车，对于发动机稳定性有影响。

发动机排气后，其在喷口发生膨胀，放热做功，产生一定的向前推力，高速排出的气体，其放热都难以彻底。好处是能迅速获得较大推力，起飞快，发动机操纵灵活性好。

再举个不是很恰当的例子，赛车发动机强劲有力吧？转速都能保持在一万转以上，但是你让它去拉动公交车，显然是不现实的。人家追求的就是爆发，两秒就能上百公里的速度了。

而公交车呢，图的就是省油、经济、噪音小、污染小，所以发动机自然是够用即可，速度对它来说并不是关键指数，再慢人家也比你走路、骑车快吧？而且人家动力也不弱，公交车拉满人再加上自重，都能接近二十吨了，一样能跑起来。

飞机也是一样，不然的话，超音速客机也完全有能力造出来（唯一的超音速协和客机也退出市场运营了），只是需求少，市场还没有发展到那一步而已。

我来试试吧！涡轮发动机也包括涡轮风扇发动机是靠增加排气速度和排气量这两个因素来获得曾量推力的。同一个通道，当排气速度增加，其排气量也需要同等增加，如果不能同时做到，不能增加排气量，那，就只能增加排气温度，这样一来涡轮材料性能就是横在发动机增加动力的一道越来越难以逾越的门槛。而且，排气温度越高，热动转换比就越低，也就是越耗油。所以，设计更高功率发动机的方案只能是走提高排气量这一条路， 在压气机外设计能够轻松产生超大空气流量的风扇涵道，由风扇所制造出来的气流作为主动力气流，让压缩机涡轮处在最佳经济运转速度下工作，虽然，牺牲了涡轮出口喷气速度，但是由于整体排气量增加幅度远大于失去的，所以在起飞和低速状态下，涡轮风扇发动机的推力要远远大于压缩涡轮机。 这就是巧妙的设计取舍。

战斗机涡轮风扇发动机，为了兼顾起飞推力和高空高速性能，实际上是把低压压气机比喻成了风扇，在高压压气机外设计了一个排气涵道，这个涵道气体用作加力燃烧，加力效果好。

还是为了更好地兼顾低高速性能，还有三涵道设计四涵道设计，在这些不同涵道内燃烧使发动机热动转换循环并不是一成不变的一套体系，这就是变循环发动机。

网上的变循环发动机图片都是错的，真想参与国家的发动机研发工作，能出一点微薄之力也好啊！

准确的说，不是降低排气速度，而是向后推动更多的空气。我就不列公式什么的了，那样太复杂，大家听不懂，我举个最简单的例子：

有人会说，要用自由泳呀，姿势如何呀，要如何如何发力呀……答案很多，但是我说的只有一条：用腿蹬墙的时候加速最快。凡是游过泳的人都会知道，在水里面划水的时候，腿不管倒腾得多快，都觉得“借不上劲儿”，而蹬墙那一下，特别容易“借上劲儿”，可以获得一个很快的速度。

↑游泳的时候蹬墙容易“借上劲儿”↑

很简单，你游泳的时候是靠把水推向后方来获得一个向前的推力，但是这个中间有个很严重的问题，你在把水往后拨的时候，给了水一个动能，这个动能就算是白白浪费了，这也是你为什么借不上劲儿的原因。

那么为什么蹬墙就是觉得很得劲儿呢？因为墙是不动的，所以你蹬的那一下把所有的能量都变成你自己的动能了，当然就觉得很得劲儿了。

飞机也是靠发动机把空气向后吹来获得向前的推力的，那么跟游泳一样，飞机怎么飞最省油？答案是随时有个墙在后面让飞机“蹬一下”借上劲儿。但是问题是，茫茫天空，哪儿有那么个墙？

但是我们再一想，墙是什么东西？不就是一个质量特别大的东西么（因为墙连着整个地球）？你推那个那个质量特别大的东西，那东西一动不动，你不就借上劲儿了？那么飞机在天上怎么找一个质量特别大的东西？

答案就出来了：更多的空气，向后推动更多的空气，那么飞机就更容易“借上劲”，当然也就更省油了。如果飞机可以把全世界的空气都搅动起来，那么就跟反推一堵墙一样了。当然，推动了更多的空气一个直接的体现就是推出的空气的速度会降低——也就是排气速度会更低。但是大家也注意到，排气速度低是果，而不是因。

而推动更多的空气的方法，就是用更大的风扇，比如说现在推力最大的民用航空发动机之一，GE90，它的风扇的直径可以达到3.3m。

这个说法不准确，降低排气速度主要是提高燃油效率。当飞机飞过后，如果没有对环境做出任何改变，则其所需能耗最低，理论上为零，当然工程上是做不到的，但可以让改变尽量的小。那么推力是怎么产生的呢？是发动机内部均速最大的截面冲量转化为排气动量的结果，即ft=Δmv，可以理解为喷口内移，过此截面后扩张增压减速，实现前后压差。弄懂了这个过程，可知目前航发的设计思路是有问题的，尤其在最高温部设置叶片，是误入歧途，压气机和涡轮同转速已构成瓶颈。但愿有相关人员看到。

发动机在同等能量下排气重量越大，推力越大，但排气速度越低。发动机排气速度越低，发动机高速飞行时的阻力越大，飞机最大飞行速度的上限越低，当发动机排飞速速与飞机速度相同时，发动机的阻力与推力基本相等，发动机对飞机的推力为零。

谁能介绍一下喷气式发动机的工作原理？

内燃机：燃料在气缸内燃烧。主要由气缸、活塞、连杆机构、配气机构构成。燃料在气缸内燃烧，体积膨胀，推动活塞做往复运动，活塞再通过连杆机构把往复运动转换为圆周运动输出做功。配气机构主要是吸进空气、排出废气。现在用的最多的柴油机、汽油机等都是内燃机。

喷气式发动机：利用发动机本身高速喷射的燃气流所产生的反作用力做功的，燃料燃烧产生的高温燃气通过喷管时,在其中绝热膨胀而高速喷出，常见的超音速飞机和火箭发动机都是喷气式发动机。

全球首架超音速商务客机长什么样？

据外媒报道，在航天工程领域，打造全球首架民用超音速飞机正在不断升温。目前已经有数家主要航空[_a***_]开始研发超音速客机，Aerion和洛克希德-马丁也在其中。这两家公司***共同打造世界上第一架超音速商务机。

实际上，Aerion研发超音速商务机已有一段时间，获悉，该家公司AS2超音速飞机的研发已经持续了好几年时间。据了解，在跟GE Aviation合作研发超音速引擎之前这家公司曾跟空中客车(Airbus)展开过超音速相关的空气动力学和结构设计合作。而最近跟洛克希德的合作代表了Aerion将在超音速客机的研发更进一步。

针对这次合作，洛克希德-马丁执行副总裁Orlando Carvalho表示，他们对Aerion的空气动力学技术进行了初步评估，最终得出的结论是AS2概念能够为其未来投入的时间和***提供保障。