渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理（漫談渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比）

20世紀(jì)60年代，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)問世，并迅速地取代了渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，成為軍民用飛機(jī)的主流發(fā)動(dòng)機(jī)。

伴隨著渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的普及，涵道比也成為了一個(gè)熱詞。

1、什么是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比？

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)原理圖

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，按氣流通道可以分為內(nèi)涵道和外涵道，內(nèi)涵道就是一臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，也稱作核心機(jī)，外涵道包括風(fēng)扇與外涵道。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣流分別進(jìn)入內(nèi)、外涵道，并在發(fā)動(dòng)機(jī)噴口處會(huì)合，最終排入大氣。

涵道比，是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，外涵道與內(nèi)涵道的空氣流量之比。

2、涵道比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有什么影響？

相比于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，在核心機(jī)參數(shù)相同的條件下，內(nèi)涵道的工作情形與渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)完全相同。由于增加了外涵道，使發(fā)動(dòng)機(jī)的總空氣流量增加，總推力增大。同時(shí)在外涵道，只有風(fēng)扇對(duì)空氣做功，空氣的流速較慢，溫度較低，而內(nèi)涵道排出的是高溫高速燃?xì)猓瑑?nèi)外涵道的氣流混合之后，降低了混合氣流的平均溫度和平均速度，從而降低了燃?xì)獾哪芰繐p失和氣動(dòng)噪聲。兩種因素共同作用，在核心機(jī)參數(shù)相同的條件下，與渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力更大、經(jīng)濟(jì)性更好、噪聲更小。

不難想象，涵道比越大，也即外涵道的空氣流量越大，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)也就越明顯。但是，與此同時(shí)，也帶來(lái)了一個(gè)問題，這就是隨著外涵道空氣流量的增大，其迎風(fēng)面積也隨之增大，發(fā)動(dòng)機(jī)阻力隨之增大。綜合權(quán)衡，高涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)適用于對(duì)經(jīng)濟(jì)性敏感的亞聲速民航客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，低涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)適用于對(duì)推力特性敏感的超聲速戰(zhàn)斗機(jī)。波音787飛機(jī)的涵道比大于10

F-22戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比小于1

3、變涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)的研制有什么進(jìn)展？

歸根結(jié)底，發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比與內(nèi)、外涵道的流通面積有關(guān)。目前，絕大多數(shù)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比都是固定的。

既然大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)具有更好的經(jīng)濟(jì)性，小涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)具有更好的推力特性，一個(gè)很自然的想法就是能否研制出一種發(fā)動(dòng)機(jī)，即適用于高速飛行、也適用于低速飛行，這就是自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的最初創(chuàng)意。

20世紀(jì)70年代，美國(guó)率先提出了變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的概念，并在這一領(lǐng)域始終保持領(lǐng)先態(tài)勢(shì)。