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某人對航空發動機誤解之七
2007/01/20 05:45:19瀏覽1559|回應1|推薦2

原文請參考這裡:軍事小常識:戰鬥機從螺旋槳進入噴氣式

噴氣式發動機的工作原理是使用高速轉動的渦輪葉片來壓縮空氣,被壓縮的空氣進入燃燒室和油料混合燃燒,燃燒後高溫膨脹的氣體高速向後排出而產生向前的推力(希望您沒忘了初中學的牛頓第三定律)。由於沒有開關的閥門,這一連串的過程雖然有先後次序但是都是同時連續地進行,沒有絲毫中斷,有別於內燃機。

噴氣式發動機是連續燃燒油料推動渦輪產生動力,所以它百分之百的時間都在做工輸出動力,當然效率上比走一步停三下的內燃機要高得多。同樣的重量,噴氣式發動機產生的動力可以比內燃機高出許多倍。這是革命性的改變!


誠然,噴射發動機和活塞發動機的工作原理不同,但是,上面引述的話當中包括的誤解有:


噴射發動機分成三個部分:壓縮段,燃燒段和渦輪段。壓縮段負責將進入的空氣整流和壓縮,燃燒段負責噴射燃料進行穩定燃燒。那渦輪段呢?渦輪段最主要的工作之一就是將高溫氣體的一部分能量轉換轉換推動渦輪葉片,帶動驅動軸,而這個驅動軸(目前最少是一軸,最高是三軸,由勞斯萊斯的RB 199奪魁)與前方的壓縮段相連接。


連接作什麼?壓縮空氣啊!不然壓縮段是怎麼旋轉的。因此,說噴射發動機百分之百都在輸出動力,是個很嚴重的錯誤概念,而且這還不考慮發動機也要帶動的其他附屬機構,包括發電機,液壓或者是燃料幫浦等等(看發動機的設計考慮)。


也就是說,噴射發動機當中有渦輪段,驅動軸和壓縮段在消耗燃料燃燒之後提供的高能量,即使發動機持續的在運轉,這些能量還是會被吃掉,否則發動機將無法維持穩定運作,這就和活塞發動機的運作會消耗汽缸內燃燒產生的能量是相似的。


那麼活塞發動機的發展為什麼在二戰之後停滯下來?當然,螺旋槳的限制是一個因素,而我在前面提到的同軸反轉螺旋槳設計是一個變形,英國,蘇聯都實際上使用過,美國曾經試驗過但是很快的放棄,可是到了韓戰的時候,所有出現執行空優任務的戰鬥機都不是螺旋槳的(夜間戰鬥機除外,不過那也恨快的被替換),那表示同軸反轉螺旋槳有問題?


機械上的複雜性導致維修困難和可靠度偏低,是同軸反轉設計的最大問題與阻礙,對於單發動機設計的飛機來說,這也代表機鼻變長,對於前方與下方視野都有不利的影響。而且最根本的問題還是無法解決,那就是無法超過音速。


既然單發動機的使用有限制,那多發動機的總該好點吧!這也是實情。多發動機螺旋槳設計還持續好一段時間,不過,大型活塞發動機也還是有他的技術上的限制,而這個限制的發生晚於螺旋槳已經無法在更高的飛行速度下操作,也因此發生的時間比較晚,不過在二戰末期問題已經逐漸出現。


有關這方面的事情會在後續的文章當中談到。如果各位發現任何錯誤,歡迎提出指教。

( 知識學習科學百科 )
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引用
引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=wcobrachen&aid=668728

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mega
2015/09/07 23:34

還有三個非常大的錯誤,第一,壓縮空氣的工作不是由屬於熱段的渦輪(turbine)來進行,而是屬於冷段的壓縮器(compressor)。第二,該文的第一段與第二段,對於渦輪的描述自相衝突。類似的錯誤經常在各類媒體上出現(包括國內較有名的民航雜誌廣告中),例如常常把渦輪扇發動機的第一級風扇當作是渦輪...第三,噴射發動機也是內燃機的一種,怎麼會有該文第一段最後的"有別於內燃機"?

國內經常發生的錯誤,包括描述車禍是失速造成,其實應該是失控;長度單位mm(毫米)總是錯誤地翻譯成釐米(cm),實在差之千里。

(tschang@edirect168.com)