喷气式发动机单晶_喷汽式发动机

摘要： 军用航空发动机是不是温度越高推力越大？军用航空发动机是不是温度越高推力越大？谢邀，温度是指前室温度，同等条件下，这一温度越高必然推力越大首先，航空发动机领域通常讲的温度是指前室温度...

1. 军用航空发动机是不是温度越高推力越大？

军用航空发动机是不是温度越高推力越大？

谢邀，温度是指前室温度，同等条件下，这一温度越高必然推力越大

首先，航空发动机领域通常讲的温度是指前室温度，而不是指尾喷管喷出的气流温度。前室温度又称涡轮前温度，是指气流在燃烧室燃烧后，到达涡轮机时的温度。航空发动机在燃烧室燃烧后是要驱动涡轮机高速转动做功，产生的力通过转轴驱动进气口涡轮风扇和压气机工作。这一区域温度上限，取决于涡轮机扇叶所能承受的高温的上限，这才是航空发动机领域最最最核心的关键性技术。涡轮前温度，介于燃烧室和涡轮机之间的区域温度

喷气式发动机产生的动力来源来自，气体膨胀后高速流出产生推力。气体膨胀来自两个方面，一个是空气热膨胀，气体加热后膨胀做功，另一个是燃料燃烧产生的气体。如果前室温度允许上限越高，那么空气冷热端差异加大，膨胀率也就更高，同时燃烧室可以加注更多燃油，使得燃烧更加充分，两者都必然导致气流经燃烧室后膨胀率更高，可以产生更高的推力。同时涡轮机驱动力也就更高，可以带动压气机和涵道风扇更加努力干活，推力也自然而然上去了。涡扇发动机吸入发动机的空气含量远超过燃料燃烧所需，所以战斗机普遍在发动机涡轮机后再设置加力区域，必要时喷射燃料利用剩余氧气继续产生动力，不过方式燃料利用率低很多。而战斗机发动机温度最高的区域则是加力燃烧室这一区域，温度可以超过2000℃。

这也是为什么比较航空发动机技术水平，最简单的指标就是前室温度，早期航空发动机，前室温度只有600℃左右，到现在第三代航空发动机可以达到1400℃。第四代航空发动机美国的F119可以达到1677℃，但各国目标是提到到1728℃（2000K），下一代航空发动机更是***能够突破2000℃（2272K）以上。

这方面技术进步可以说是代表当今材料学最顶尖的技术水平，涡轮盘叶片材料从早期的铁基，到铁镍合金基，再到粉末合金。简单说下第三代航空发动机叶片加工方式是，将各种材料金属粉末按比例和方式调好，在高温高压下环境下将其压铸成晶体合金。再加工退火过程中，还要严格控制一点点冷却，确保一件加工件中只有一个结晶核。这样才能确保加工出来的涡轮盘扇叶在一千多摄氏度环境中，高扭力情况下，安全的以每秒数千转的转速高速运行。中航工业“左盟主”2015年央视《对话》栏目中手里显摆的据说就是太行发动机的单晶叶片

而现在到了第四代航空发动机，这个合金配方要升级，现在已经发展到第四代，加工技术上，要讲一次成型，要求一层涡轮盘整体制造出来，整个涡轮盘都只能有一个结晶核。这就是为什么要称航空发动机为工业***的明珠原因所在，甚至可以说，现在比较热门的3D打印技术的技术原理，不过是70年代早期航空发动机加工技术的民用化应用。

这个温度指的其实是涡轮前温度。

得有一个先提条件，那就是同一系列的发动机，不改变其他变量的情况下，确实是温度越高推力越大。同一款发动机，涡轮的前进口温度每增加10至15摄氏度，推力可增加1%至2%，所以提高涡前温度可以大幅提高发动机推重比和发动机效率。这是因为发动机是一种热机，服从布赖顿循环，根据这个循环的规则，涡轮前和涡轮后温差越大，做功越充分；转化成涡轮转动动能的比例越多，推重比自然越高。

目前涡轮前温度做的最高的是日本。比如日本最近吹的沸沸扬扬的XF-91，也就是F-3的配套发动机，涡轮前温度已经达到2073K，世界第一，推力达到了15吨以上。但是同样的推力F-22吨F-119发动机只需要1850～1900K的涡轮前温度就能做到。

尽管推力指标与F-119不相上下，但其实是以提升单一指标为代价，这样做成本更高

对于系统工程来讲，不是涡轮前温度越高越好，而是满足目标的前提下越低越好。要提高涡轮前温度意味着材料方面要有很大突破。这不仅是材料科学的问题，还有材料本身成本的问题。要想提高涡轮叶片的耐高温能力，必须在镍基高温合金基础上添加铼，除此还没有什么好的办法。但是铼这种东西全球一年产量就40、50吨，连我国这样幅员辽阔的国家都不敢放开用。所以还是得琢磨其他路子。所以飞机发动机的设计，只要还能总体设计上还能下功夫的，就不要在提高涡轮前温度。必须要靠提高涡轮前温度提升推力的，能不用铼，就不用铼（当然这似乎不太现实）。

在现有基础上要进一步提高涡轮前温度是很困难的事情。必须添加铼金属

航空发动机的设计是个系统性工程，绝不是说某方面怎样就怎样的。

心神那个XF5-1发动机的涡轮前温度是1900K，也就是1600度，跟F-22用的F-119发动机是一样的，非常厉害。然而这个发动机的推力只有4.9吨，推重比7.8，别说跟F-119比，一些较为先进的二代机用的涡喷发动机都比它厉害。

而且呢，我也不知道题目中“发动机温度”具体指的什么。

这是一个典型的涡喷发动机结构图。空气从进气道进入，经过压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧后经过涡轮机膨胀做功最后排出。压气机与涡轮机是同轴联动的，所以压气机的转速取决于空气经过涡轮机时做功多少。

其中与温度相关的主要是燃烧室温度，涡轮前温度，以及喷口位置的排气温度。

这三个温度我们分开说。

先用初级方法解析一遍：

根据冲量公式F×t=m×V，我们知道，喷气式发动机推力取决于经过发动机的空气流量，以及喷出空气的速度。