科學科普視頻集合 噴氣發動機的工作原理

本期視頻將爲大家講解噴氣發動機的工作原理 大多數噴氣式飛機都採用渦輪風扇發動機設計 渦輪風扇發動機可以被看作是一個高科技螺旋槳 它位於一個名爲擴散器的管道內 由燃氣發生器驅動 核心部分 噴氣發動機的核心是一個燃氣發生器 它產生高壓氣體來驅動渦輪 該裝置包括壓縮機燃燒室和渦輪部分 壓縮機 相對於發動機尺寸而言 壓縮空氣能產生更加強勁的燃燒反應 壓縮是分階段進行的 迫使進入的空氣進入一個越來越狹窄的腔室 單個壓縮機集由一個旋轉的轉子 和一個固定的定子葉片環組成 定子葉片環連接到核心機殼上 轉子葉片在壓縮機中強制空氣旋轉 定子葉片減緩這種旋轉動量 從而增加空氣壓力 該壓縮機有四級低壓和十級高壓 燃燒室 空氣與燃料混合並在通過燃燒室時點燃 釋放出一股超高功率的氣體 這裏所示的設計是環形燃燒室即環狀 壓縮空氣進入進口噴嘴 每個噴嘴都與一個燃油噴射器相連 並且設計成使進入的燃料和空氣進行旋轉混合 幾個點火塞與汽車發動機中的火花塞相似 點燃這種混合物 反應在環狀區域內均勻傳播 一旦啓動 只要供應空氣和燃料 燃燒就會繼續 渦輪 噴氣發動機後部的渦輪 由離開燃燒室的廢氣驅動 渦輪的大部分功率用於驅動風扇 而較小的一部分功率則用於驅動壓縮機級 渦輪葉片會變得非常熱 從壓縮機中抽出一部分空氣進行冷卻 並使用特殊塗層來降低溫度 排氣錐體具有特殊的形狀 用於混合和加速排氣流 它還覆蓋着敏感的發動機內部部件 風扇 早期的噴氣發動機是渦輪噴氣發動機 所有進入的空氣都流進核心部分 大多數現代有異飛機的發動機 是渦輪風扇發動機 其中只有一小部分空氣進入核心部分 或燃氣發生器 產生的功率驅動一個特殊設計的風扇 再次強調 風扇可以被看作 是一個位於管道內的高科技螺旋槳 不進入核心的空氣 被稱爲旁通空氣 高旁通發動機 只在以較慢的巡航速度 大約310至620英里每小時 移動大量空氣 以高效率爲代價的是發動機尺寸 高旁通發動機與核心尺寸相比 可能非常大 但有巨大的風扇 商業客機或軍用運輸機 就是典型的應用實例 排氣速度是噴氣發動機噪音的主要因素 高旁通發動機 用大量慢速移動的旁通空氣 包圍快速移動的核心廢氣 以降低噪音 軍用戰鬥機使用低旁通發動機 這些發動機更緊湊 功率重量比高 還具有超音速和加力燃燒式的能力 但代價是噪音控制差和油耗高 加力燃燒式 高性能發動機 可能具有加力燃燒式功能 額外的燃料被噴入噴管部分 在那裏與廢氣混合並點燃 產生第二階段的燃燒 由於加力燃燒式耗油量大 因此通常只在起飛爬升 或戰鬥機動等短時間內使用 排氣噴嘴是可調節的 以實現最大的排氣加速 並避免可能對發動機前部部件 造成損害的被壓