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大推力涡轮风扇发动机的设想
1、我以前曾经做过能乘坐3200人飞机的设想,我估计这台飞机满载情况下,最大起飞重量达到2000吨,飞机空重、载燃料重量、人员及行李载荷均为666吨。对于飞机来说,发动机个数越多,其为发动机配套的配件越多,飞机造价就越高。为降低飞机的造价,本次设想的大飞机,只有一台发动机,最大推力为2000吨。
2、一般来说,飞机从地面起飞的瞬间,发动机推力最大。假设飞机离地瞬间,飞机速度为360公里每小时,飞机的长度为800米,宽度为30米,根据动量定理,动量(推力F乘单位时间t)等于吸入的气体质量m乘速度(V1-V0),其中速度V1为喷出气体的速度,V0为吸入气体的速度(等于飞机行驶速度),吸入气体的质量等于空气密度(ρ)乘吸入口面积(S)再乘单位时间内飞机行驶的距离(V0*t),通过推算,则F=ρ*S*V0*(V1-V0),飞机在地面上以360公里每小时的时速滑行,按空气的密度为每立方一公斤计,飞机吸气口面积为2万平方,飞机推力为2000吨,则根据公式算得的喷气速度为120米每秒,此时飞机发动机的功率为200万千瓦。之所以飞机的吸气口面积如此之大,是因为在飞机的背面上,分布有无数个类似高尔夫球面上的小凹窝,这些小凹窝不但有减轻阻力的作用,还有抽气作用,因为小凹窝下面连着抽气风扇,通过电动机旋转带动风扇旋转来抽气。
3、从小凹窝来的空气被抽吸进入机体内部的涡扇,根据计算,飞机吸气口面积为2万平方,飞机速度为100米每秒,每秒钟吸入飞机机体内的空气质量为2000吨,但是就算飞机发动机功率为400万千瓦,每钞钟也只需要3.6吨的空气就可以维持发动机的正常运转,所以,会有大量的空气没有经过发动机,直接往外喷。藏在飞机腹部的涡扇发动机为多级涡扇,每级涡扇由转向相反的两对涡扇组成的,经过多级涡扇之后,气体被压缩并提高速度,大部分气体直接从尾喷口冲出,小部分气体进入由涡轮驱动的高压压气机,高压压气机出来的气体,再进入活塞式压气机,从活塞式压气机出来的空气,其密度被提高到200千克每立方左右,高压空气再进入燃烧室,在燃烧室处,通过高压喷射器,往燃烧室中注入高压燃料进行燃烧,从燃烧室出来的高压燃气,首先经过活塞式发动机的膨胀气缸,再进入涡轮,经过涡轮之后,再进入尾喷管。在涡轮与尾喷管之间,设有蒸汽管道,管道内壁上布置有蒸汽加热器,可以将涡轮喷出的高温废气进一步降温后再进入尾喷管。多级涡扇由飞机的活塞机曲轴带动,高压压气机则由涡轮带动。蒸汽加热器主要用于给活塞机和涡轮辅助降温。在涡轮的叶片中,通入蒸汽,可以使涡轮叶片免受高温灼伤。蒸汽通过涡轮叶片和蒸汽管道进行加热后,进入活塞机有杆腔内,在活塞往气缸顶盖前行时,蒸汽通过蒸汽阀进入;在活塞后行时,后行的活塞通过打开的蒸汽排放阀将蒸汽强制排出气缸外。排出的蒸汽再通过凝汽器,使蒸汽变为水,再进入加热器进行蒸发。蒸汽还有给机舱中的柴油和煤尘混合物(燃料)保温的作用,防止其在高空冷空气中凝结,而无法泵送。
发动机在地面启动时,采用地面蓄电池提供电能进行启动。在空中熄火启动时,则依靠小凹窝下面的抽气风扇被高速气流带动旋转,从而使原先的电动机也被风扇带动旋转,原先的电动机变为发电机所产生的电力,通过与活塞发动机相连的电动机(由原先的发电机转变而来)带动活塞机曲轴旋转而强制启动


IP属地:广东1楼2024-09-29 01:52回复