螺旋桨-风扇技术结构原理
发布日期:2022-02-07 21:49:01 来源:风机百科
螺旋桨风扇发动机由燃气发生器和一副螺旋桨-风扇(桨扇)组成。桨扇由涡轮驱动,无涵道外壳,装有减速器,从这些来看它有一点像螺旋桨;但是它的直径比普通螺旋桨小。叶片数目也多(一般有6~8叶),叶片又薄又宽,而且前缘后掠,这些又有些类似于风扇叶片。其结构原理如右图所示。
根据涡轮风扇发动机的原理,在飞行速度不变的情况下,涵道比越高,推进效率就越高,因此现代新型不加力涡轮风扇发动机的涵道比越来越大,已经接近了结构所能承受的极限;而去掉了涵道的涡轮螺旋桨发动机尽管效率较高,但由于螺旋桨的速度限制无法应用于马赫数0.8~0.95的现代高亚声速大型宽体客机,应用螺旋桨风扇技术的螺旋桨风扇发动机的概念则应运而生。
由于无涵道外壳,螺旋桨风扇发动机的涵道比可以很大,达到100,这是涡轮风扇发动机所望尘莫及的,将其应用于飞机上,可将高空巡航耗油率较高涵道比轮风扇发动机降低15%左右。
同涡轮螺旋桨发动机相比,螺旋桨风扇发动机的可用速度又高很多,这是由它们叶片形状不同所决定的。普通螺旋桨叶片的叶型厚度大以保证强度,弯度大以保证升力系数,从剖面来看,这种叶型实际上就是典型的低速飞机的机翼剖面形状,它在低速情况下效率很高,但一旦接近声速,效率就急剧下降,因此装有涡轮螺旋桨发动机的飞机速度限制在马赫数 0.6~0.65左右;而螺旋桨-风扇的既宽且薄、前缘尖锐并带有后掠的叶型则类似于超声速机翼的剖面形状,这种叶型的跨声速性能就要好得多。在飞行速度为马赫数0.8时仍有良好的推进效率,是新型发动机中最有希望的一种。
当然,螺桨风扇发动机也有其缺点,由于转速较高,产生的振动和噪声也较大,这对舒适性有严格要求的客机来讲是一个难题。另外,暴露在空气中的螺旋桨-风扇的气动设计也是研究的难点所在。
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