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涡轮喷气发动机与涡轮风扇发动机有什么区别?各有什么优缺点?
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涡轮喷气发动机.jpg
涡轮喷气发动机是一种喷气发动机。它由一个带有推进喷嘴的燃气轮机组成。燃气轮机有一个进气道,一个压气机,一个燃烧室,一个涡轮(驱动压缩机)。压缩空气由燃烧室内的燃烧膨胀转化为机械能,带动压气机旋转,经过燃烧后,涡轮前的燃气能量大大增加,涡轮废气在推进喷管中中继续膨胀,以轴向从喷口向后排出,以提供推力。两名工程师,英国的弗兰克·惠特尔和德国的帕布斯特·冯·奥海恩,在20世纪30年代后期将这个概念独立地发展为实用的引擎。涡轮喷气发动机在较慢的飞机上被涡轮螺旋桨取代,后者使用更少的燃料。在中速,螺旋桨不再有效,涡轮螺旋桨已被涡轮风扇取代。涡轮风扇比涡轮发动机更安静,使用的燃料也更少。涡轮喷气发动机在中程巡航导弹中仍然很常见,因为它们的排气速度快,额叶面积小,而且相对简单。喷气发动机只有在高速行驶时才有效,这就限制了它们在飞机上的用途。

涡轮风扇发动机.gif
涡扇发动机实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮,这些涡轮带动一定数量的风扇。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样,送进压气机(术语称“内涵道”),另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)。因此,涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。这时,为提高热效率而提高涡轮前温度,可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,从而避免大幅增加排气速度。这样,热效率和推进效率取得了平衡,发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低,飞机航程变得更远。涡扇发动机技术复杂,尤其是如何将风扇吸入的气流正确的分配给外涵道和内涵道,是极大的技术难题。因此只有少数国家能研制出涡轮风扇发动机,中国至今未有批量实用化的国产涡扇发动机。涡扇发动机价格相对高昂,不适于要求价格低廉的航空器使用。
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涡轮风扇发动机,是指由喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机。由压气机、燃烧室、髙压涡轮(驱动压气机)、低压涡轮(驱动风扇)和排气系统组成。其中前3部分称为“核心机”,由核心机流出的燃气中的可用能量,一部分用于带动低压涡轮以驱动风扇,一部分在喷管中用以加速喷出的燃气。涵道比与耗油率关系密切。20世纪50年代末出现的第一代涡轮风扇发动机,涵道比、压气机增压比和涡轮前燃气温度都比较低。

涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力,但油耗比涡轮风扇发动机高。涡喷发动机分为离心式与轴流式两种,离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年发明,但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天,也没有参加第二次世界大战;轴流式诞生在德国,并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力于1944年夏投入战场。相比起离心式涡喷发动机,轴流式具有横截面小,压缩比高的优点,当今的涡喷发动机大多为轴流式。
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