飞机飞行时燃烧航空煤油,在高空氧气稀薄的情况下,是如何保证飞行动力的?

牛桂森


为了回答这个问题,首先介绍一下喷气式发动机的主要构造和原理:

喷气式发动机按工作原理分成两大类——涡喷和涡扇。

涡喷发动机前端设置一系列压气机叶片,通过压气机叶片高速旋转,将外界空气抽入发动机,并在抽入的过程中对空气进行连续加压,这样就可以向燃烧室注入符合要求的高压空气。高压空气和航空煤油喷雾混合,点火,燃烧,经过一个拉瓦尔喉道(收缩-膨胀)向后方喷射,在喷射过程中推动涡轮旋转,这个涡轮旋转会带动前端的压气机继续旋转,这样就产生了持续性工作力量。

涡扇发动机的原理较为复杂,前端压气机分成了两个涵道,直径较大的外涵道和直径较小的内涵道。被压气机吸入的空气也被分成两个部分,一部分走外涵道,加压之后,并未流入燃烧室参加化学反应;另一部分走内涵道,如同涡喷发动机那样,参加化学反应。

两个空气之后在喷管部位混合,合并之后喷向外界,形成反作用的推力。

从原理上来看,无论是涡喷还是涡扇发动机,都是属于“自带”压气机的航空发动机,对于外界大气压强变化并不敏感,因为这些喷气式发动机的加压效果达到20倍以上。正因为如此,使用喷气式发动机的飞机,能够在10000米以上高度飞行,甚至还可以达到20000米以上高度。相比之下,采用活塞式动力的飞机,一般低于5000米,如果配置涡轮增压器可以达到10000米左右,再往上就很难了。


OK,关于问题就回答到这里吧。😊

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航空发动机专业的同学来回答一下这个问题。

题主提出来的问题是对的,因为高空中氧气非常稀薄,按照一般人的想法,氧气不足航空煤油自然就没有办法点燃了,那么为什么在高空中飞行的航空发动机却可以正常工作呢?

首先,空气在进入燃烧室之前,都是要经过压气机的压缩的。

如下图所示,就是航空发动机里面的高压压气机,我们可以看到上面密密麻麻的叶片,当发动机转子转动起来的时候【再下一张图中就是转动的压气机】,压气机转子叶片和静子叶片共同作用就可以把空气压缩,而随着空气压力的提高,一定体积空气内含有的氧气就会提高很多,当然就不会出现“缺氧”而无法燃烧的情况了。

而充足的氧气是充分燃烧的必要条件,这也是为什么航空发动机的增压比是我们提高航空发动机效率的关键因素,航空发动机“三高”中的其中一高就是指的高增压比,其他两高是高涵道比、高涡轮前温度。

比如说著名的GE9X发动机,其压气机的总增压比可以达到61【如下图所示】,相当于把原来的空气压缩到只有1/61的大小,这些高压空气中含有多少氧气自然就不言而喻了吧。

其次,发动机在高空飞行的时候确实是跟地面不一样的。

因为高空的空气更加稀薄,所以即便是同一台发动机,在地面上工作和在高空工作是完全不一样的情况。

但是因为工程师在设计发动机的时候就已经考虑到这一点了,所以通过合理的发动机设计,不仅可以保证高空的稀薄空气给发动机的正常工作造成什么不利影响,还可以让在高空飞行的时候(巡航阶段)是最省油的,自然也就把这个问题给解决了。

下面这张图就是飞行高度、发动机转速对某发动机燃烧室燃烧效率的影响。可以看到,高度不同确实发动机的效率是不一样的。

简单说,只要你能够想到的问题,航空发动机工程师都是已经想到了。不仅飞机在高空不会因为空气稀薄而发生故障,甚至于高空的稀薄空气恰恰是最省油的那个点。


SilentTurbine


高空空气稀薄,说明高空有空气,只是密度低而已。现代喷气发动机都是涡轮增压的,将稀薄的空气增压提高空气密度可以满足燃烧的条件。


长春潘工1


空气进入进气道经低压压气机,再经高压压气机两级增压!


江山北独秀


涡轮增压变种——压气机涡扇叶片。


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