效率奇高的漿扇發動機為何只有一種飛機在用?( 二 )


二是 , 因為渦輪轉速很快 , 如果比較大的螺旋槳直接按照這個轉速旋轉 , 估計會崩潰 , 所以渦輪與螺槳之間需要有一個變速齒輪 , 以此降低螺槳轉速 , 使其葉端不超過音速 。 這個變速齒輪一是增加了重量 , 二是多少會帶來一些功率上的損耗 。
為了解決以上問題 , 即獲得速度更快耗油率又很低的發動機 , 各航空大國從上個世紀就開始投入財力研制這樣一種發動機 , 這就是漿扇發動機 。

效率奇高的漿扇發動機為何只有一種飛機在用?



上圖是漿扇發動機的動畫示意圖 。 燃油燃燒產生的動力絕大部分用來吹動后面的槳葉 , 這是漿扇發動機燃油經濟很卓越的原因之一 。 本質上 , 我們可以把其看成是涵道比超高的渦輪噴氣發動機 。 跟渦扇發動機相比 , 它少了變速齒輪 , 即少了一個減速器 , 結構更加緊湊 。
漿扇發動機的葉片轉速很高 , 這就要求其葉片短小 , 但葉片短小的話必然動力不足 , 為此 , 只有增加更多的葉片 。 所以 , 我們看到的漿扇發動機 , 大都是這樣子 。
效率奇高的漿扇發動機為何只有一種飛機在用?



上圖是“安-70”運輸機上使用的D-27漿扇發動機 。 “安-70”運輸機由烏克蘭與俄羅斯共同研制開發 。 這種飛機因為使用了漿扇發動機 , 推力足 , 同時燃油經濟性好 , 與同類型的軍用運輸機相比 , 其貨倉設計得更大 , 可以直接運載直升機等大型武器 。

在接受烏克蘭《航空時代》雜志采訪時 , 負責研制“安-70”的設計局總經理別林斯基說 , 同樣一批裝備 , 安-70只需90架次就可以運完 , 而C-130J用50架次只能運完21%的裝備 , 伊爾-76MD用60架次也只能運完62.5%的裝備 。 這樣一來 , 在需要快速反應的局部沖突中 , 只需動用安-70就能應付全部運輸任務了 , 而C-130J和伊爾-76MD無法單獨勝任 , 必須有更大的運輸機提供支援 。
優點與缺點
上世紀七八十年代 , 美、英、法等國家都開展了槳扇發動機的研究工作 。 而美國通用電氣公司曾在一架飛機上 , 使用兩種發動機進行對比試飛 , 結果 , 使用槳扇發動機時油耗下降了49% 。 雖然只是試驗 , 現實中 , 漿扇發動機的油耗經濟性難以高出這么多 , 但不管怎樣 , 這告訴我們一個事實 , 漿扇發動機的油耗很小 。 裝配漿扇發動機的安-70 , 其以最大巡航速度飛行時 , 油耗比現役運輸機上使用的渦噴發動機要少20%~30% 。
油耗經濟性好 , 只是一方面 , 它的另一個優點是 , 推力大 , 能讓飛機以更快速度飛行 。
然而 , 萬事萬物都有兩面性 , 同理 , 每一種發動機都有其優點 , 也必然會有其不足之處 。 漿扇發動機的最大缺點是 , 噪聲比較大 。 這讓其難以在客機上進行推廣 , 因為航空公司追求的是低噪音 , 然后才是省油 。
加上漿扇發動機研制較晚 , 跟其他種類的發動機相比 , 它在技術上還有待發展 , 還沒有達到爐火純青的地步 , 所以目前 , 只有安-70運輸機使用漿扇發動機 。
但是 , 不管漿扇發動機未來如何 , 我們都應該樂見其成 , 因為它代表了唯一 , 代表了發動機研制上的不同道路 。

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