航空发动机的秘密:温度越高推力越大?关键还是材料问题 来源:资质荣誉    发布时间:2023-11-02 17:57:33   阅读:1

  在涡扇发动机研发领域,我们依然有很长的一条路要走。作为一种可以产生巨大推力的发动机,涡扇发动机慢慢的变成了现代战斗机无法替代的心脏。对于涡扇发动机,坊间有许多讨论,其中之一就是涡扇发动机的温度越高,产生的推力就会越大,事实是否如如此呢?

  我们先来看涡扇发动机的工作原理。涡扇发动机工作的时候,会通过进气口吸入大量空气,压缩机将空气压缩后,进入燃烧室与燃料混合,点火后压缩气体膨胀,尾部喷管则会喷射出高温高速气体,而这就是涡扇发动机赋予战斗机的推力所在。

  故而这其中有三个关键点,一个就是进气口的进气量,理论上越多越好,但受到涡扇发动机体型的限制,提高空间不大。第二个就是提高涡轮前端的温度了。温度越高,喷射出的气体就会更强劲,肉眼看上去当然是火焰燃烧得更旺,自然就会提升涡扇发动机的推力了。

  故而,提高涡轮温度,就成为了提高涡扇发动机推力的主要办法。按照航空学的研究,在其他条件保持稳定的情况下,涡扇前端的温度只要提升100摄氏度,整个发动机的推力就会提高最少10%以上。看上去这已经是相当惊人的效果了。

  然而,想要提升涡扇发动机的涡轮温度并非易事。问题的关键还是涡轮叶片的耐高温性能。这就涉及到新材料领域,比如我们的涡扇-10航空发动机,所使用的的就是第一代单晶定向凝固高温合金制作的涡轮叶片,在气膜冷却单通道空心技术的加持下,涡轮叶片的最高工作时候的温度可以达到1750k,相当于1500摄氏度左右,由此可以将发动机的推重比提升到7-8之间。

  在世界范围内,更加高级的第四代涡扇发动机已经出现,比如美国F35战机上安装的f-135涡扇发动机,它就是第四代涡扇发动机。为了提升涡轮叶片的耐热性,它使用了第二代单晶镍基合金技术,在稀有金属的加持下,这种涡扇叶片的工作温度能达到2000K,也就是1700摄氏度左右,推重比能够达到9-11。





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