飛機(jī)能夠翱翔于藍(lán)天,發(fā)動(dòng)機(jī)肯定是少不了的,而現(xiàn)代飛機(jī)所搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)從外觀上來(lái)看,無(wú)非有兩類(lèi),即螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。
搭載螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)就不用多說(shuō)了,那高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳可是有著極高的辨識(shí)度。那么搭載噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)都有哪些呢?也許你首先想到的就是以“波音”和“空客”為代表的各類(lèi)民航客機(jī)。的確,這些民航客機(jī)外部并沒(méi)有高速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳,但說(shuō)它們搭載的是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī),又顯得有些不夠嚴(yán)謹(jǐn),為什么這么說(shuō)呢?
嚴(yán)格來(lái)講,這些民航客機(jī)上所搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該稱(chēng)之為“渦輪式風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)”,它在外觀上與渦輪式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)差別很大,但在工作原理上卻又頗為相近。
當(dāng)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作時(shí),空氣會(huì)從發(fā)動(dòng)機(jī)前方的壓縮葉片進(jìn)入,成為壓縮空氣后會(huì)進(jìn)入燃燒室與燃料充分混合并被點(diǎn)燃,此時(shí)高溫氣體會(huì)迅速膨脹并向后噴出,這些向后噴出的氣體會(huì)推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后方的渦輪葉片,渦輪葉片再通過(guò)傳動(dòng)軸將動(dòng)能傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)前方的齒輪箱,于是前方的螺旋槳便旋轉(zhuǎn)了起來(lái)。
通過(guò)渦輪式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,你能夠看出搭載這種發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)是依靠什么力量向前飛行的嗎?
并不是向后方噴射而出的高溫氣體,而是被前方螺旋槳加速后并迅速向后推出的空氣,這部分氣體又被稱(chēng)之為“旁路空氣”。再來(lái)看看渦輪式風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),它的工作原理其實(shí)與螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似,不同的只是把露在外面的螺旋槳換成了裝在里面的風(fēng)扇。
當(dāng)渦輪機(jī)開(kāi)始工作,前方的風(fēng)扇開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),大量的空氣從前方涌入,但這些涌入的空氣會(huì)分為兩個(gè)部分。
一部分成為壓縮空氣進(jìn)入燃燒室,最終成為高溫氣體從后方排出,而另一部分則直接被風(fēng)扇推往后方,這部分直接被推往后方的空氣就是渦輪式風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的力量源泉,也就是我們所說(shuō)的“旁路空氣”。顯然,無(wú)論是渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī),還是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),向前的力都來(lái)自于葉片推動(dòng)的旁路空氣,而不是直接向后噴出的高溫氣體,所以說(shuō)這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)都不是真正意義上的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。
真正的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是完全依靠向后噴出的高溫氣體前進(jìn)的,這種發(fā)動(dòng)機(jī)通常只安裝在戰(zhàn)斗機(jī)上。
渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)雖然原理相似,但效率不同,在燃料消耗相同的情況下,螺旋槳飛機(jī)顯然效率更高,因?yàn)槁菪龢苿?dòng)的所有空氣都是推動(dòng)飛機(jī)前行的旁路空氣,而渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)的空氣中有一部分要成為進(jìn)入燃燒室的壓縮空氣。既然如此,為什么民航客機(jī)都采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)呢?因?yàn)槁菪龢l(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)劣勢(shì),那就是飛不了太快。
螺旋槳飛機(jī)要想提升速度應(yīng)該怎么辦呢?
就得讓螺旋槳轉(zhuǎn)得更快,但螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是有極限的,因?yàn)橐坏┞菪龢D(zhuǎn)動(dòng)的速度達(dá)到了音速,那么就會(huì)產(chǎn)生激波,也就是在螺旋槳的尖端會(huì)出現(xiàn)一種楔形或錐形的空氣波,這會(huì)導(dǎo)致螺旋槳的效率直線(xiàn)下降。但渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)就完全沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題,因?yàn)闇u輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道進(jìn)行了特殊的處理,氣流進(jìn)入之后,速度會(huì)迅速降低,自然也就不會(huì)在風(fēng)扇前面產(chǎn)生激波了??梢?jiàn),兩種發(fā)動(dòng)機(jī)可謂各有優(yōu)劣,螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)效率高,但是速度慢,而渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)雖然比較耗油,但速度快。對(duì)于民航公司來(lái)說(shuō),當(dāng)然是選擇省油的螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)更為劃算,可是你選擇了螺旋槳,別的公司都用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),誰(shuí)還會(huì)來(lái)坐你的慢吞吞飛機(jī)呢?這也是一種內(nèi)卷啊。
更多內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào):sunmonarch