【材制丨视角】没了它，C919都飞不起来！——浅谈喷气式发动机工作原理

2022-05-22 21:12 作者:青春材制 0人读过 | 我要投稿

初原载于爱学习的青春材制

2022-05-20

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5月14日，中国商飞公司对外发布消息称：6时52分，编号为B-001J的C919大飞机从浦东机场第4跑道起飞，于9时54分安全降落，这标志着中国商飞公司即将交付首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成。

中国商飞公司表示，在3小时2分钟的飞行中，试飞员与试飞工程师协调配合，完成了预定的各项任务，飞机状态及性能良好。目前，C919大飞机试飞取证和交付准备工作正在有序推进。

　　看到这里，大家是不是对于中国的大飞机充满了自豪感？是不是想去了解一下飞机的飞行原理？别说，小编这里还真有一本关于飞机飞行原理的文献：西北工业大学出版社出版的《简明飞机飞行原理》，让我们来走进飞行原理的大门吧。

很明显，要简明扼要地在这篇文章里去介绍飞机的飞行原理是比较困难的，但如果我们能够缩小研究范围，把焦点放在C919的“心脏”——即他的动力装置上，或许是我们可以尝试的～

　　C919的动力装置为两台涡轮风扇式发动机。这种发动机被广泛应用于各种客运与货运飞行器上，作为飞行器的动力系统。涡轮风扇式发动机结构与传统涡轮喷气式发动机极为类似，可以理解为在涡轮喷气式发动机的前面加上一台大风扇（这样做可以在不改变油耗的情况下大幅提高发动机的输出功率。）因此，想要了解C919使用的涡轮风扇式发动机的原理，就先要弄清涡轮喷气式发动机的原理。

1937 年4 月,英国的弗惠特尔首先制成的第一台航空燃气涡轮发动机就是涡轮喷气发动机。1939 年和1941年，德国和英国先后制造出用涡轮喷气发动机作为动力的飞机并试飞成功，飞机进人喷气时代。在飞机发展过程中，第一代和第二代飞机用的发动机大都是涡轮喷气发动机。喷气发动机的结构主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部件组成。

　　空气首先进入的是发动机的进气道，风扇将空气进行第一轮加速，之后进入压气机。进气道后的压气机是专门用来提高气流的压力的，空气流过压气机时，压气机工作叶片对气流做功，使气流的压力，温度升高。在亚音速时，压气机是气流增压的主要部件。空气经过压气机压缩之后温度和压力上升，之后被送入燃烧室。在燃烧室中，航空煤油被泵入并燃烧，空气的体积和温度急剧膨胀，向后喷出。

　　从燃烧室流出的高温高压燃气，流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能，带动压气机旋转，在涡轮喷气发动机中，平衡状态下气流在涡轮中膨胀所做的功等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。

　　经过燃烧后，涡轮前的燃气能量大大增加，因而在涡轮中的膨胀比远大于压气机中的压缩比，涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多，发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。

　　从涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多，使发动机获得了反作用的推力。

　　其工作过程可用如下动图演示：