航空发动机推进效率比较

2023-07-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图2-11带有加力燃烧室的涡喷发动机图2-12几种发动机推进效率的比较①1 mile=1.609 344 km。在中低速度飞行下，涡轮风扇发动机推进效率尽管比涡轮螺旋桨发动机要低，但是明显优于涡轮喷气发动机。在军用上，涡扇发动机采用小涵道比，既能满足涡喷发动机能达到的战斗机飞行的高度和速度要求，推进效率又比涡喷发动机的明显要高。但是，随着飞行速度增至更高，比如Ma 大于2.5 以上，相比于涡扇发动机，涡喷发动机的推进效率优势会逐渐显现出来。

前面提到的发动机推力公式（2－3b）表明，尾喷口喷出的气流速度越高，发动机推力就越大。因此，从提高发动机推力来讲，希望增大尾喷口的气流喷射速度。但是由发动机的推进效率公式（2－10）分析，尾喷口的气流喷射速度越高，推进效率就越低。各类发动机由于其热循环工作特点的差异，因而在不同飞行速度下具有不同的推进效率。图2－12 所示为几种发动机推进效率随飞行速度的比较曲线（R·R 公司［11］）。

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图2-11　带有加力燃烧室的涡喷发动机

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图2-12　几种发动机推进效率的比较

①　1 mile=1.609 344 km。

涡轮喷气发动机的推进效率，在很大程度上取决于飞机飞行速度（进入发动机的气流速度），飞行速度越大其推进效率越高，因此它适用于飞行速度高的飞机。飞行速度在720 km/h 以下时，它的推进效率不如螺旋桨发动机。涡轮螺旋桨发动机在低速飞行时具有最高的推进效率，但当飞行速度在560 km/h 以上时，螺旋桨叶尖会产生气流扰动，甚至趋于达到声速，其推进效率会迅速下降。因此，涡轮螺旋桨发动机适合中低速飞行，在这种飞行速度下不宜采用涡轮喷气发动机。涡轮风扇发动机在一定程度上结合了涡轮螺旋桨发动机和涡轮喷气发动机的优点，与涡轮喷气发动机相比，增加了外涵道，加大了空气流量，且喷口（尤其是外涵道）气流速度比涡喷发动机要低得多，其推进效率明显要高。在中低速度飞行下，涡轮风扇发动机推进效率尽管比涡轮螺旋桨发动机要低，但是明显优于涡轮喷气发动机。增大涵道比，涡轮风扇发动机会越来越靠近涡轮螺旋桨发动机的推进效率。所以，在民用运输飞机方面，涡扇发动机会采用大涵道比，使得推进效率趋于接近涡轮螺旋桨发动机。在军用上，涡扇发动机采用小涵道比，既能满足涡喷发动机能达到的战斗机飞行的高度和速度要求，推进效率又比涡喷发动机的明显要高。但是，随着飞行速度增至更高，比如Ma 大于2.5 以上，相比于涡扇发动机，涡喷发动机的推进效率优势会逐渐显现出来。

航空发动机推进效率比较

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