(前排提醒:本账号下有文章的视频版,看着更过瘾嗷~~~)
各位帅哥美女你们好啊,我是造飞机的马卡耶夫。说到飞机啊,内行或者真爱粉可能还会说一下什么翼型、航电、飞控了这些。但是外行或者看热闹的,提到飞机,尤其是提到国产飞机,一张嘴就是:发动机不行。哎呀,小伙子你不讲武德啊。
其实国内岂止是发动机不行啊,不行的地方多了,只是你不知道,也不在乎。我们在很多大类上都还有很长的路要走。尤其是考虑到极限情况下,就比如你在家盖房子,水泥都要自己烧,木材都要自己种。你造飞机,最简单的,建模的CATIA,以及仿真的ANSYS给你禁了,你怎么办?
好多人之所以张口就提发动机,也合理。这玩意确实重要,全世界能造发动机的也没几个,说它是人类工业文明,皇冠上的明珠,一点不吹牛。而且这个发动机,可以说是咱们最大的短板,最容易被卡脖子。物以稀为贵,据说一架新客机,光发动机的价钱就占了1/3。而且这个占比,飞机越老越高,飞机报废时,假设整机能卖100块钱,那这发动机拆下来都能卖80.
但是今天咱们不讲发动机为啥难造啊,今天咱们就介绍一下,飞机发动机一共分几类,它们都有啥不一样。
首先你想飞机它为啥能飞起来,也就是机翼的升力它是哪来的。初中时候学过,说是伯努利原理。然后说,因为机翼上下表面形状不一样,空气在机翼前面分开,要同时到达机翼后面,上面走的路程长,下面走的短,所以上面流的快。根据伯努利原理,流速大,压强小,所以机翼被顶起来了。这个解释,其实是有毛病的,你说流速大压强小这个伯努利原理没毛病,但是空气从机翼前面分开,凭什么非要同时到达机翼后面呢?就是啊,我凭什么啊!其实后来人们做实验也发现了,它们根本就不是同时到达的。但是上面流的快,这一点确实是对的。这个对升力错误的解释,从小学初中到高中,忽悠了好多人,可能很多人大学或者研究生毕业,还信这个呢。我也是大学上那个气体动力学的时候,才慢慢反应过来。
具体机翼的升力咋来的,三两句我解释不清,或者说我也没那本事。真正感兴趣的可以去查一下,资料很多。
跑题了,继续说咱们的发动机。飞机要想飞起来,首先要往前跑,机翼和空气有一定的相对速度,才能升起来。这个发动机,就是为了推着它往前跑。之所以能往前推,原理你肯定明白,作用力与反作用力嘛,就跟吹气的气球放气时往前跑一样。只要你往后推空气,空气就会往前推你。对于这个说法,莱特兄弟点点头,他们的飞机就装了个螺旋桨,说白了就是,螺旋桨转起来之后,往后吹风,那风就会往前推你。带动这个螺旋桨的,那就是发动机了。终于扯到正题了。
最早的这个发动机,是活塞的。就跟拖拉机汽车的一样,四冲程。区别就是有的缸多,有的缸少,缸多了劲儿大。而且缸的排列方式不一样,有直列的,有V形的,最有名的就是这个星型的了。星型排列的好处挺多,比如它和空气的接触面大,可以用空气冷却,比液冷轻多了。在涡轮发动机出来之前,大部分的活塞发动机都是这种星型的。最牛的是普惠的那个28缸,能达到3500马力。
活塞发动机有它的好处,最大的好处就是省油,尤其是对于小飞机来说,现在活塞发动机在小飞机上用的也很多。但是它的缺点也很明显,比如功率不够大,或者说功重比太小。推力不够大,飞机就不好飞太快,尤其对战斗机来说,慢死了,慢-死了。
后来出现了带'涡'这个字的发动机,涡喷、涡扇、涡桨、涡轴,这个涡,指的是涡轮。这些发动机,共同的特点都是由主要三个部件组成:压气机,燃烧室,涡轮。他们三个合在一起,叫核心机。你看,核心,这个词,一听就不简单。注意,知识点来了啊!这三个东西,压气机负责让空气压力升高,燃烧室负责让温度升高。这个气体压力和温度升高之后,就开始推着涡轮转,涡轮再带着压气机转,不然压气机自己转不起来。涡轮前面的气体温度和压力越高,涡轮就能转的更快,压气机当然也更快。所以就能抽更多的气,更好地增压,最终就能让经过涡轮后,喷出去的气更快更多。你喷气喷的快喷的多,气给你的推力也就更大。现在好的发动机,它涡轮前温度都快2000度了,一般的金属都给你烧化了。
核心机基本上前后各加一个管子,进气道和尾喷管,就是个涡喷发动机。对于涡喷来说,最大的缺点,就是费油,好处是劲大,装上之后飞机飞的快飞的高。但是由于太费油,民用飞机现在没人用这玩意,军用飞机还有一些在用,但也是老飞机,慢慢就没了。
涡喷发动机喷出来的气温度很高,温度高就表示能量高,喷出去浪费好多。所以在压气机前面再加个大风扇,让它也抽气,抽的气一部分进燃烧室,一部分直接排出。进燃烧室走的这条路,叫内涵道;外面一圈那条路,叫外涵道。外涵道与内涵道的比,就叫涵道比。涵道比越大的发动机,基本上你看着它也就越胖。你看那个GE90,就是个大大大胖子,它的涵道比能达到10。涡扇发动机相比涡喷要省油,现在喷气客机一般都用这种。
涡桨发动机,就是在涡喷发动机上再装个螺旋桨,涡轮带着它转。这玩意推进原理和活塞的一样,没经验的看见螺旋桨飞机,甚至都看不出来是活塞还是涡桨的。但是这个螺旋桨不能转太快,差不多一分钟也就1000来圈,再快了那阻力太大,所以在螺旋桨和涡轮中间,还得再装一套减速的齿轮。不然螺旋桨能转飞了。这种发动机,除了带动螺旋桨转之外,还往后喷点气,产生点推力,但是不大,估计都不到总推力的1/10。这个涡桨发动机,现在飞机上用的还挺多的,军民都有。军用的像老毛子那个巨无霸,安-22;民用的像咱们国产的新舟-60。螺旋桨飞机的优缺点和活塞的差不多,毕竟都是螺旋桨推进的。省油,但是飞不快。
这个涡轴发动机,直升机用的,跟涡桨比较像,你就可以理解成它是把涡桨竖起来了。涡桨往前拉,它往上拉。但是也有点不一样,就是这种发动机,一般都会有个自由涡轮。所谓自由,就是它不用去带动压气机,你就好好去带那个螺旋桨就行。
其实除了前面这些,还有一些飞机发动机,比较冷门,要么很少用,要么还没用。比如桨扇发动机,这个东西可以理解成涵道比无限大的涡扇,也可以理解成去掉减速齿轮的涡桨。可以说把涡桨涡扇的优点二合一,又省油飞的又快。但是现在用的特别少,乌克兰的安-70应该是独苗。这个发动机一个大的问题,是那啥呢,你扇叶转这么快,周围也不像涡扇弄个机匣包起来,万一扇叶断了,这咔咔咔飞出去,那杀伤力吓死人。
更冷门的还有,像爆震发动机,飞的特别快。运行起来之后的声音,DuangDuangDuangDuang,这样的。本科时候上课,老师讲过,只说国内在研究,他也见过试验,点到为止,不可多说。但是我认为这玩意去打仗还差不多,用到客机上这DuangDuangDuang的还不把乘客都给送走了。
收工,这些常见的飞机发动机,讲完了。点个赞呗,亲。发动机为啥难造,说一句话你自己品品:就好比把纸放在火里烧,烧的同时还要用特别大的劲去拽它,这个纸不能破。如果容易造,皇冠上的明珠就不值钱了,皇冠也更不值钱了。好,如果你看懂了,感觉还有点东西,求点赞,求转发,求关注!我是造飞机的马卡耶夫,咱们下期见!
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