高温高压燃气经尾喷管排出获反推力,加力燃烧室利弊几何?

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涡轮产生的炽热且压力极高的燃气,在尾喷管内持续扩张,并以极高的速度沿着发动机的轴向,从喷口向后方喷射出去。这一喷射速度远远超过了气流进入发动机时的速度,从而为发动机带来了强大的反作用推力。

通常而言,若燃烧室排出的气流温度较高,则意味着输入的能量较多,进而导致发动机产生的推力更强。然而,受限于涡轮材料等因素,目前的技术水平仅能实现约1650K的温度,而现代战斗机在必要时需要迅速提升推力,这时便在涡轮之后额外增设一个加力燃烧室,向其中注入燃油。这样,未完全燃烧的燃气与新增的燃油混合后再次燃烧,由于加力燃烧室内部没有旋转部件,其内部温度能够达到2000K,从而使得发动机的推力大约提升至原来的1.5倍。其不足之处在于燃油消耗量显著上升,而且过高的温度还会对发动机的使用寿命造成损害,所以发动机在开启加力模式时通常会有时间限制,在低空飞行中通常不超过十几秒钟,主要用于起飞或执行战斗任务,而在高空飞行时则可以维持较长时间。

航空燃气涡轮技术的不断革新推动了喷气发动机的多样化发展,基于涡轮喷气发动机的原理,人们成功研发了多种新型喷气发动机。这些发动机按照增压技术的差异,可分为冲压发动机和脉动发动机;而根据能量输出的不同,又包括涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机以及螺桨风扇发动机等。

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尽管在低速运行时,喷气发动机的燃油消耗量会超过活塞式发动机,然而,它卓越的高速运行能力使得它迅速取代了活塞式发动机,进而成为了航空动力系统的主流。此外,轮增压器是一种安装在汽车发动机配气系统中的设备。

其功能在于借助发动机排气口排出的废气推动涡轮增压器叶片旋转,进而促使发动机进气道另一侧的叶片转动,如此一来,有效提升了发动机的进气量,进而增强了进气效率,使得汽缸在每次工作过程中产生的扭矩和功率均显著增加。

涡轮增压发动机存在以下不足:首先,其噪音较为明显;其次,涡轮增压器并非始终处于运作状态,只有在发动机转速达到一定水平后,它才能正常发挥作用。