缩小喷气式发动机,缩小喷气式发动机的优缺点

摘要： 发动机尾喷口收拢原理？桨扇发动机是一种怎样结构的航空发动机？发动机尾喷口收拢原理？尾喷口的收缩原理是通过改变喷嘴的截面积来控制喷气流速和喷射效果。尾喷口通常采用锥形设计，从进口端到...

1. 发动机尾喷口收拢原理？
2. 桨扇发动机是一种怎样结构的航空发动机？

发动机尾喷口收拢原理？

尾喷口的收缩原理是通过改变喷嘴的截面积来控制喷气流速和喷射效果。尾喷口通常***用锥形设计，从进口端到出口端逐渐收缩。当气流通过尾喷口时，由于截面积的减小，气流速度增加，同时靠近喷嘴壁面的气流受到壁面的阻挡而减速，形成高速喷射气流和环绕的减速气流。

这种喷射气流的速度和压力变化可用于产生推力、增强混合效果、控制喷雾形状等应用。尾喷口的收缩原理是基于连续流体动力学和流体力学的原理，利用流速和截面积的关系实现流体的加速和控制。

桨扇发动机是一种怎样结构的航空发动机？

桨扇发动机是一种介于涡扇发动机和涡桨发动机之间的发动机形式，其目标是将前者的高速性能和后者的经济性结合起来。

桨扇发动机的结构由燃气发生器和一副螺桨风扇（因为实在无法给这个又像螺旋桨又像风扇的部件起个名字，只好叫它螺桨风扇）组成。螺桨风扇由涡轮驱动，无涵道外壳，装有减速器，从这些来看它有一点像螺旋桨；但它的直径比普通螺旋桨小，叶片数目也多（一般有6~8叶），叶片又薄又宽，而且前缘后掠，这些又有些类似于风扇叶片。

由于无涵道外壳，桨扇发动机的涵道比可以很大。以正在研究中的一种发动机为例，当飞行马赫数为0.8时，带动的空气流量约为内涵空气流量的100倍，相当于涵道比为100，这是涡扇发动机所望尘莫及的，将其应用于飞机上，可将高空巡航耗油率较目前高涵道、比涡扇发动机降低15%左右。

同涡桨发动机相比，桨扇发动机的可用速度又高很多，这是由它们叶片形状不同所决定的。普通螺旋桨叶片的叶型厚度大以保证强度，弯度大以保证升力系数。从剖面来看，这种叶型实际上就是典型的低速飞机的机翼剖面形状，它在低速情况下效率很高，但一旦接近声速，效率就急剧下降，因此装有涡桨发动机的飞机速度限制在马赫数0.6~0.65左右；而桨扇发动机的叶片既宽且薄、前缘尖锐并带有后掠的叶型，类似于超声速机翼的剖面形状，这种叶型的超声速性能就要好得多，在飞行马赫数为0.8时仍有良好的推进效率，是目前新型发动机中最有希望的一种。

桨扇发动机又被称为无涵道风扇发动机，即可以看做带先进高速螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机，也可以看做去除外涵道的高涵道比涡扇发动机。是一种结和螺旋桨发动机耗油率低和涡扇发动机飞的快优点的发动机。

桨扇发动机的有效涵道比为25-60.比起涡扇发动机大大超出，在第三次石油危机之时，但伊拉克占领科威特，遭受国际制裁，石油价格飞涨，桨扇发动机流行一时，后来随着石油价格的稳定，桨扇发动机的缺点因被人所拋弃。

桨扇发动机最大的缺点就是噪音，民航公司对噪音是要求极严的，因此很难在客机上推广，而且螺旋桨可能从发动机上飞出，不利于安全。因此只有被装在运输机上才可能。

本前桨扇发动机只有安70上所用的Cv27桨扇发动机，。

图注:安-70运输机使用的D-27浆扇发动机

桨扇发动机本质上还是涡轮喷气发动机的变种。我们都知道涡轮式航空发动机虽然衍生出了多种结构的发动机，但最核心部分是相同的，就是由压气机组件、燃烧室和燃气涡轮组件组成的核心机。

在核心机的基础上，如果在压气机组件前面增加一个风扇，就成了涡扇发动机。可以在提高进气效率的同时，将部分空气通过外涵道向后推，能有效提高发动机的工作效率和推力，在功率保证的前提下，外涵道越大，推力的提升效率也就越高，发动机也越省油。但是外涵道不能无限增加，那就干脆不要外涵道，直接把大风扇（螺旋桨）装在涵道外面，就有了涡桨发动机。

图注:桨扇发动机工作示意图

不过，涡桨发动机省油是省油了，但由于螺旋桨叶片太大，气动阻力大，导致飞机的速度上不去。而且涡桨发动机的螺旋桨是通过变速器与核心机的主轴连接的，难以提高转速（事实上就是能提高也不能增加太多，还存在着桨尖失速问题）。所以，就取一个折中的做法，减小螺旋桨的尺寸，取消变速器，将螺旋桨与核心机主轴直接连接，这样不仅可以降低气动阻力、提高螺旋桨转速，还避免了桨尖失速问题。不过，螺旋桨尺寸变小后，往后扇动的空气量就不足了。怎么办？简单，增加螺旋桨的叶片数量，如果一副螺旋桨不够，那就再加一副。所以，我们看到的桨扇发动机都有两副螺旋桨。鉴于这种发动机的结构、动力属性和经济效益都介于涡桨发动机和涡扇发动机之间，便被称为桨扇发动机。

图注:通用公司研制的桨扇发动机