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从常见的轴流-离心式(左)改为先进的斜流-离心式,压气机效率和稳定性大大提高 1 J2 A/ u( H$ b9 x* ~! G5 e 5 |6 G5 C7 p7 b% Q1 {* I. H8 C斜流比轴流的增压比高,S形的弯管貌似损失很大,实际上在弯曲扩容中减速增压,损失并不像直观的那么大。发动机进气道的作用就是对进气减速增压,最后都有某种S形的扩容增压段。1 i2 ~2 L7 C: p/ Q$ a9 X! { k
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离心式压气机最后形成的是“环形”高压气流,但发动机燃烧室并不在中轴线上,而且不是单一的,是沿着周长环形布置的多个“燃烧罐”。所以从离心式压气机的蜗壳边缘分段汇集高压气流,分别注入燃烧室,来得正好。相比之下,轴流式压气机的高压气流是中轴线上的“柱形”,需要分流、分配进入各个燃烧室,反而啰嗦。. m/ M# I) s, z* ~7 }) c! l! D
0 T, o; y" ]% k6 {0 [由于离心式压气机的这些好处,早期喷气发动机多有采用,如有名的用于米格-15的罗尔斯-罗伊斯“尼恩”。只是推力要求增加后,空气流量要求增加,迎风阻力的问题增大,轴流式压气机才成为主流。 / {; E% B4 _0 F8 _" ?- Y J* X0 Y. C6 d
采用斜流后,稳定裕度不变的情况下,负荷提高90%,极大改善了压气机的运作。 4 S# G; c. i" |, \: v& I3 n3 J' H6 d* Y! y
在这些关键技术的支持下,新型单转子涡扇发动机应运而生。 5 Y" d+ }) t4 Y* k$ Z5 ]; ~* ^ / H6 N- V% f3 m7 V& I7 `% N1 V喷气发动机是靠动量守恒产生推力的,向后“甩出”的空气流量越大,推力越大。涡喷用燃烧的热能产生膨胀,而压气机在前面“顶住”燃烧室产生的压力,膨胀只能向后,产生推力。但高温高速燃气的热力学效率较低。按照热力学第二定律,最高的推进效率是从略高于环境空气的温度、速度中获得的。6 P4 E7 y L9 ^. T4 z7 u. R
6 `/ ^1 b- Y) X a0 z- U涡扇将部份高温燃气的能量转化为机械能,驱动风扇推动空气,产生推力,所以比涡喷省油。风扇推动的空气流经外涵道,参与燃烧和产生高温燃气的空气流经内涵道,外涵道与内涵道的空气流量之比称为涵道比,涵道比也是外涵道与内涵道的推力之比。高涵道比涡扇最为省油,所以先进民航科技的发动机都有十分粗大的外涵道。( C% F9 A' D5 c
: S8 G& N$ L* C* F* \- P但风扇和低压压气机需要低速运转,高压压气机需要高速运转,一般涡扇用高速转子套低速转子的双转子结构解决不同速度的问题,相应地也需要高压涡轮和低压涡轮驱动高速和低速转子,结构复杂,制造和维修成本高。* X3 Y; {& Z2 Q, X: f0 F6 P8 U
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简单粗暴的单转子涡扇是有的,如法国“幻影2000”战斗机的M53发动机,就是从“阿塔”涡喷直接加风扇构成的涡扇。当然,效果也比不上同时代的美国双转子F100发动机。+ D( e0 T' f2 h% C$ m) o$ h
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但是思路改一下,用斜流式压气机,配以复合掠风扇,转速就可以统一了。2 ]9 J( y' I: n) k
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