  【原创】关于涡轮风扇式航空发动机几个问题的探讨 [博客帖]
文章提交者：AAHawk
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昨天看到一个网友的一篇帖子就涡轮风扇式航空发动机提出了若干专业型较强的问题，下面我针对其中的一些问题做下探讨，希望通过相互交流，能和更多的朋友一起进步！
话题1：
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“涡轮风扇发动机从原理上来说并不复杂，只是在涡轮喷气发动机的基础上加了几级压气机。但是我国在涡扇发动机上很薄弱，昆仑发动机是国内设计制造的涡轮喷气发动机，从性能上来说除了翻修间隔和总寿命之外，他可以说是涡轮喷气发动机中的极品了，那为什么中国在涡扇发动机上是如此的薄弱（涡扇10刚刚定型，国内所需的涡扇不管是民用还是军用都有买国外的）到底是设计不出来还是国内的制造业跟不上？”
“在涡扇发动机中压气机据说是一个很关键的东西。这个核心机部件到底是设计难还是制造难？我国能设计制造好的涡喷，但对于涡扇就显得一筹莫展是不是就是因为在压气机上落后国外太多？”
——这里，我首先要说明的是世界上能完全独立自主研发、生产制造涡轮风扇式航空发动机的只有美英法俄四家；而能自主搞出涡喷发动机的国家也多不出几个，四家下面就该轮到我们中国了。现在我国“昆仑”系列涡喷发动机已经达到世界涡喷发动机的高端了，而“太行”系列涡扇发动机也即将投入使用。
没错，涡扇发动机前段压气机的制造技术的确是涡扇发动机的技术难点与关键，尤其是其相对大直径的叶片的材料和加工工艺，这点一直是制约我国在涡扇发动机领域取得突破的技术瓶颈。其实我国很多东西不是研究不出来，而是研究出来后制造工艺水平跟不上，生产不出来。另外还有压气机的轮轴，和叶片一样，其总寿命也是一个难点。
话题2：
“涡扇发动机如尽量采用高涵道比是否可以收到增加推力和降低油耗的作用？飞机如不考虑超音速飞行的话，是否应该尽量选用涵道比较大的发动机？涡喷发动机比涡扇发动机是不是更适合高空高速飞行或者超音速飞行？”
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] “涡扇发动机如果采用高涵道比的话，如果自身的最大静推力足够大是否可以在不开加力或者干脆没有加力的情况下实现超音速飞行？”
——对于前一个问题，答案是肯定的。涡扇发动机采用大涵道比是可以收到增加推力和降低油耗作用的，但是它有一个制约，那就是速度。这是一对矛盾，由于固有机械原理与空气动力学原理的制约，随着涵道比的增大速度的增量在减小，涵道比越大相应的阻力也就越大，所以我们看到采用大涵道比涡扇发动机的飞机一般都是民用亚音速客机，而战斗机的涡扇发动机一般都是小涵道比，为的就是在效率和速度上找一个平衡。我们还可以看到，采用涡扇发动机的飞机一般都飞不快，民用亚音速客机就不说了，即使是第三代先进战斗机开加力的速度也超不过M2.5，且一般都是在M2以下，像F/A-18开了加力也只能飞到M1.8了。固然飞机设计师的说法是现代空中作战任务不需要过高的速度，可若是涡扇发动机能够实现高速的话他们也就不会这么说了，其实涡扇发动机令人称道的也就是在现有航空发动机中它相对的高效率。如果不考虑燃油消耗，单纯带加力燃烧室的涡喷发动机是要比同样带加力的涡扇发动机更容易达到高速度，但涡喷达到超音速必须开加力，代价是极度费油，加力飞行状态持续不了很长时间；而就现在技术的发展看，涡扇不开加力就可以使飞机达到超音速（美国的F-22A），也就是我们所说的战机超音速巡航能力。我们现在追求的是高效、低耗，所以要用涡扇取代涡喷。不过要论单纯的高空高速甚至是高超音速飞行的话，那么涡喷和涡扇都不适合，而应该使用冲压发动机（有氧大气环境，启动前提M3以上）或者是火箭发动机（无氧环境或者用于启动冲压发动机的助推加速段）了。
后一个问题我上面提到了，现在是能够实现涡扇发动机不开加力超音速飞行的，这个平衡点处理的好的话可以实现，代表就是大名鼎鼎的四代战机——美国的F-22A，不过前提依然是涵道比不能太大，在推力与阻力的矛盾间找平衡点。
话题3：
“欧洲生产的协和式飞机可以飞到2倍音速，他的发动机是不是高涵道比的涡扇？如果是高涵道比的涡扇，那么是如何实现超音速飞行的？（网上看到的所有资料都说高涵道比不利于超音速飞行）。”
——关于这个问题，我首先声明：协和飞机的发动机不是涡轮风扇式发动机，而是4台带17%加力、推重比为6的英国罗.罗公司和法国斯奈克玛公司合作研制的奥林巴斯593双转子轴流式涡轮喷气发动机,这固然可使协和达到M2.0的速度，但是油耗极大，且伴随运行、维护的费用极高，这也是协和推出历史舞台的一个重要原因。目前你所说的大涵道比涡扇发动机只能实现亚音速飞行，而战斗机上使用的涡扇发动机都是小涵道比的。
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呵呵本人语言表达能力有限，也不知给大家说清楚没，真心希望我们大家都能在互相交流中不断进步！！ 本文内容于 2007-7-26 17:30:04 被AAHawk编辑 转载请注明出自铁血tiexue.net, 本贴地址: http://bbs.tiexue.net/post_1344235_1.html
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编辑: AAHawk 07-26 17:08
编辑: AAHawk 07-26 17:30
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“红旗与红日同升，朝霞共长天一色”
一个军人，战时要忘死，平时要忘我！我还活着，活着真好！但，人不能为了活着而活着，人生的长度无法确定，但可以拓宽，可以加厚，可以活出人生的质量来！——俯仰无愧天地，褒贬自有春秋！
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以下是引用清影幽幽的发言：
