如果说发动机是飞机的心脏,那么涡轮喷气式发动机的心脏,就是由压气机、燃烧室、涡轮这三大核心部件所组成的核心机了。作为核心机三大部件之一的压气机,主要负责将空气吸入并压缩后送入燃烧室,对喷气式发动机性能的好坏有着决定性的意义。从某种角度上说,上个位面中喷气式发动机*********,就是一部总压比和涡前温度不断提高的历史。想要提高发动机的总压比,就不能没有压气机的帮忙。
涡轮喷气式发动机的工作原理大体是这样的:第一步,在涡轮的驱动下,压气机将空气吸入并压缩后送入后面的燃烧室;第二步,燃料在燃烧室的高温环境下燃烧,产生高温燃气并流向更后面的涡轮;第三步,高温燃气的一部分能量驱动涡轮做功以带动前面的压气机,另一部分通过发动机尾喷管向后喷出产生推力。
需要额外说明的一点是,在涡轮喷气式发动机工作时,上面所说的这三个步骤实际上是连续进行的,这与各个冲程依次进行的活塞式发动机有很大不同。具体到压缩空气这个环节,活塞式发动机压缩空气的过程只在压缩冲程中进行,而喷气式发动机的压气机则每时每刻都在对进入发动机的空气进行增压。
那么喷气式发动机的压气机又是如何保证持续压缩空气的呢?在活塞式发动机中,压缩空气这件事很简单,只要把气缸上的活门一关,然后让活塞在飞轮的带动下从下往上运动就行了。由于气缸密闭而容积缩小,缸内的空气自然就被压缩了。然而这种简单的压缩空气的方法不仅无法连续工作,而且还需要密闭的环境,自然不可能用在喷气式发动机上。
为了在非密闭的环境下连续压缩空气,喷气式发动机的压气机在结构上都为转子和静子两个部分。当空气流过高速旋转的转子叶轮时,转子上的叶片就会对空气做功。在这个过程中,空气获得了能量,这个能量可不仅体现为空气压力的提高,更为重要的是空气从转子那里获得了较高的速度。而当高速流动的空气流出转子,进入到精心设计的静子之后,它的速度会减慢。根据能量守恒原理,高速空气所携带的动能并不会凭空消失,这部分减少的动能会转化为空气的内能和压力势能。
再简单点说,就是流入发动机的空气在转子中加速增压,而在静子中减速增压,在这个过程中压气机转子的机械能转化为空气的内能和压力势能。具体表现就是:流过压气机的空气温度上升,体积缩小,压力提高。根据喷气式发动机压气机转子和静子结构的不同,我们大致可将其分为轴流式、径流式(又称离心式)以及介于这两者之间的斜流式。
在上个位面中,比起诞生较早的轴
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