喷气式发动机 喷气发动机工作原理

在之前的发动机专题文章中，皮卡中国小编已经为大家介绍了涡轮增压发动机、vvt发动机、dvvt发动机等知识。今天小编将带来喷气式发动机的相关知识，与以往介绍的发动机不同的是，这款发动机主要应用于飞机上。它的诞生可以说给世界航空工业带来了一场革命。

什么是喷气式发动机

喷气式发动机是一种通过加速和排出的高速流体做功的热机或电机，使燃料燃烧时产生的气体高速喷射而产生动力。 大部分喷气发动机都是依靠牛顿第三定律工作的内燃机。

喷气式发动机历史

早在1913年，法国工程师雷恩·洛兰就获得了一项喷气发动机的专利，但这是一种冲压式喷气发动机，在当时的低速下根本无法工作，而且也缺乏所需的高温耐热材料。1930年，弗兰克·惠特尔取得了他使用燃气涡轮发动机的第一个专利，但直到11年后，他的发动机在完成其首次飞行，弗兰克·惠特尔的这种发动机形成了现代涡轮喷气发动机的基础。

在第二次世界大战期间，惠特尔和奥海因继续进行研究，当然还是各自为政，因为英国和德国正处于交战状态。看来对于无论哪个国家来说，能拥有可快速制造的用喷气发动机来推进的航空器，都将是巨大的军事优势。结果，德国人于1939年生产了第一架可飞行的喷气式飞机—“海因克尔HE-178”。英国随后在1941年有了”格洛斯特E-28”。

喷气式发动机原理

喷气式发动机的工作过程可归纳为：进气、压缩、燃烧、排气。

1、在实际中的应用

喷气推进是伊萨克·牛顿(Isaac Newton)爵士的第三运动定律的实际应用。该定律表述为：“作用在一物体上的每一个力都有一方向相反大小相等的反作用力。”就飞机推进而言，“物体”是通过发动机时受到加速的空气。产生这一加速度所需的力有一大小相等方向相反的反作用力作用在产生这一加速度的装置上。喷气发动机用类似于发动机/螺旋桨组合的方式产生推力。二者均靠将大量气体向后推来推进飞机，一种是以比较低速的大量空气滑流的形式，而另一种是以极高速的燃气喷气流形式。根据牛顿第三定律，作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机在工作时，从前端吸入大量的空气，燃烧后高速喷出，在此过程中，发动机向气体施加力，使之向后加速，气体也给发动机一个反作用力，推动飞机前进。

2、以例说明

喷气推进原理最早的著名例子是公元一世纪作为一种玩具生产的古希腊人希罗的发动机。这种玩具表明从喷嘴中喷出的水蒸气的能量能够把大小相等方向相反的反作用力传给喷嘴本身，从而引起发动机旋转。类似的旋转式花园喷灌器是这一原理更为实用的一个例子。这种喷灌器借助于作用于喷水嘴的反作用力旋转。现代灭火设备的高压喷头是“喷流反作用”的一个例子。由于水喷流的反作用力，一个消防员经常握不住或控制不了水管。也许，这一原理的最简单的表演是狂欢节的气球，当它放出空气或气体时，它便沿着与喷气相反的方向急速飞走。

3、它是一种内部现象

喷气反作用绝对是一种内部现象。它不象人们经常想象的那样说喷气发动机喷气发动机成是由于喷气流作用在大气上的压力所造成的。实际上，喷气推进发动机，无论火箭、冲压喷气、或者涡轮喷气，都是设计成加速空气流或者燃气流并将其高速排出的一种装置。当然，这样做有不同的方式。但是，在所有例子中，作用在发动机上的最终的反作用力即推力是与发动机排出的气流的质量以及气流的速度成比例的。

喷气式发动机的组成

喷气式发动机一共有五个主要部件，从前之后分别是：（整流锥）进气道，压缩机，燃烧室，燃气涡轮，尾喷管。

1、整流锥

整流锥主要是用来整流，对发动机前方紊乱的气体进行整流，另外当飞机飞行速度达到所在区域的音速时可以防止激波阻力。进气道导通整流后的气体进入压缩机。

2、压缩机

压缩机由静子叶片和转子叶片构成，静子叶片与转子叶片一圈一圈交错排布，叶片通过收敛扩张控制气流的速度从而达到对气体压缩的效果。

3、燃烧室

经过压缩的气体高速流入燃烧室，现在的燃烧室一般都是环式的，由多个点火嘴和两个喷油嘴组成，喷油嘴把航空煤油雾化喷出，多个点火嘴点火保证油气混合气燃烧均匀充分。

4、燃气涡轮

经过燃烧后的气体达到高温高压，冲击燃气涡轮，带动涡轮转动，由于涡轮轴与压气机轴为同轴，涡轮又带动压气机转动，所以燃气涡轮是带动发动机继续工作的一个部件，简单来说就是拥有续航能力的部件。

5、尾喷管尾

喷管一般是可收敛式，因为喷口收敛可以增加排气速度，增大推力，现在还有一种尾喷管是收敛-扩张式，这个主要用于超音速飞机，因为气体达到音速后越压缩速度越小，所以在收敛到顶的时候气体正好达到音速，此时才用扩张式尾喷管可以继续增大气流速度。

喷气式发动机优缺点

优点:构造简单、重量轻、体积小、推重比大、成本低

缺点：没有压气机，就不能在地面静止情况下启动，所以不适合作为普通飞机的动力装置

喷气式发动机燃料

喷气式发动机使用的主要是石油烃燃料，它根据沸点的不同分为三类：宽馏分型（沸点范围60℃～280℃），煤油型（沸点范围150℃～280℃），重馏分型（沸点范围190℃～315℃）。通常使用的是航空煤油。

喷气式发动机分类

1、冲压喷气发动机

冲压喷气发动机实际上是一种气动热力涵道。它没有任何主要旋转零件，只包含一个扩张形进气涵道和一个收敛形或者收敛-扩张形出口。当由外部能源强迫其向前运动时，空气被迫进入进气道。当它流过这一扩散形涵道时，其速度或动能降低，而压力能增加。尔后，靠燃油的燃烧来增加其总能量，膨胀的燃气通过出口涵道高速排入大气。冲压喷气发动机常作为导弹和靶机的动力装置，但单纯的冲压喷气发动机不适于作为普通飞机动力装置，因为在它产生推力前，要求向它施加向前的运动。

2、脉冲喷气发动机

它采用间歇燃烧原理。与冲压喷气发动机不同，它能在静止状态工作。这种发动机是由类似冲压喷气发动机的一种空气动力涵道构成。它的压力较高，结构比较坚实。进气涵道有许多进气“活门”，在弹簧拉力作用下处于打开位置，通过打开的活门空气进入燃烧室，并靠燃烧喷入燃烧室中去的燃油得到加热，由此引起的膨胀使压力升高，迫使活门关闭，然后膨胀的燃气向后喷出；排气造成降压，使活门重新开启。

3、涡轮喷气式发动机

应用于喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点，因为采用了涡轮驱动的压气机，因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气，经压缩和加热这一过程之后，得到能量和动量的空气以高达2000英尺/秒(610米/秒)或者大约1400英里/小时(2253公里/小时)的速度从推进喷管中排出。在高速喷气流喷出发动机时，同时带动压气机和涡轮继续旋转，维持“工作循环”。因而，纯涡轮喷气发动机最适合较高的飞行速度。原文地址：http://www.pikacn.com/news/20154/2561.html

结语：今天小编介绍的喷气式发动机虽然不是应用于汽车上，但它在飞机上得到了广泛的使用，甚至某些航模也采用小型脉冲喷气发动机作为自己的动力装置。其实给无论是何种技术，只要它推动了社会的进步，为人们生活带来了便利，就值得被了解和推崇。

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