航空发动机气流流动的奥秘

来源：　点击数：3528次　更新时间：2021/12/15 20:40:14

航空发动机气流流动的奥秘：     为什么航空发动机这个气流会从前面进来，然后经过压气机经过燃烧室，经过涡轮最后从后面喷出来。他们很多人就想：那在这个过程中它压强是越来越高的，为什么压强高的情况下在后面，但是前面压强低，它这个空气反而不从压强高的地方往压强低的地方流呢？ 感觉这个道理讲不通，我发现这些网友们非常的有创新意识，他提这个问题非常好，这实际上呢很有意思的一个问题。      之所以轴流式涡轮风扇喷气发动机它这个空气流向是从头到尾这样下来，是跟它这个结构是有关的，所以这是个非常好的问题。那么我今天呢就跟大家来聊一下。这个了解这个问题以前，我们需要建立起航空发动机的热工循环的基本原理，就它这个热工循环是怎么建立起来。         它就是这样的，前面的是压气，风扇和压气机对空气吸进来以后进行压气，压缩压缩这个压的这个空气的压强很大了以后然后送到这个燃烧室，在燃烧室和燃油进行混合剧烈的燃烧，剧烈燃烧产生高温燃气，这个高温燃气就具有了巨大的能量，这个巨大的能量从燃烧室出来以后，就推动燃烧室后面的涡轮旋转，这个涡轮一转就把这个高温燃气所具有的能量转换成了机械能。所以涡轮的作用是热功转换用的。        那么涡轮一转，同时它又带动了前面的风扇和压气机旋转，就涡轮和风扇是连在一根轴上的，高压压气机连的是高压涡轮，低压压气机连的是低压涡轮，它这两根转子是这样的，所以涡轮一转前面的风扇和压气机就转，风扇和压气机一转以后就把这空气继续往里压，然后这个整个的压气燃烧整个喷气这个过程就循环建立起来，它热工循环是这样的建立起来。      也就是说在这个过程中它有一根轴，这根轴上后面连的是涡轮叶片，前面连的是风扇叶片，当涡轮叶片在高温燃气的冲击下旋转的时候，这个涡轮一转它就带动整个轴就转，这个轴一转轴又带动了前面的风扇和压气机转，然后就整个就转起来了。所以我们经常会听到叫双转子发动机，是什么意思呢？就是它有两根轴，这两根轴呢是同心轴，高压涡轮连的前面对应的是高压压气机是连在一起的，所以高压涡轮一转高压压气机就转，还有低压涡轮的是跟前面的低压压气机和风扇连在一起的，低压涡轮一转前面的低压压气机的风扇也转，所以他是这样的大家把这个概念先建立起来。      风扇它跟后面的这个那个低压涡轮是连在一起的，这是高压压气机跟前面的高压涡轮是连在一起，的这个概念建立起来，那在这里头还有一个重要的概念，就是转子和静子的概念。      转子和静子的概念，什么是转子呢顾名思义，它是转动的一个构件转动的，你像风扇这个转子，然后压气机部分呢也有转子叶片它是转动。涡轮部分呢也有转动的，这是个转子所谓的转子就是在一根轴上按这个径向的分布了若干个叶片形成了一个类似于像风扇一样的东西，涡轮叶片也是这样，它有很多涡轮叶片沿着静像这个分布起来可以转动，可以转子跟轴转动。     还有一个部件叫静子，这个静子顾名思义它是静止不动的，它是固定在机匣上，然后呢通过固定在机匣上以后，它在这个转子后面有一个静子，你把这个概念建立起来，那么这个时候发动机的气流能够从前到尾下去来讲非常巧妙的一个结构，就是这个转子和静子的配合。      因为转子和静子的配合，使得这个空气的流向基本上只能从前往后，它不会逆着，那个它是怎么实现的，转子和静子在压气机部分和涡轮部分它的分布是不一样的。我们经常听到叫一级压气机，二级压气机，三级压气机，听到一级涡轮，二级涡轮，三级涡轮这种这种概念，那么每一级压气机和每一级涡轮呢都是由转子和静子组合在一起构成的，就是它是一级压气机必然有一个转子，必然有一个静子组成一级压级机，一级涡轮必然有一个静子，必然有一个转子组成一级涡轮这个概念建立起来。 那么在这个压气机这个环节，它是转子在前面，每一个转子马上跟着一个静子构成一级压气机，而且转子和静子之间的间隙非常的小，基本上是贴在一起的。     然后这时候你想想看转子部分高速的旋转把空气就压进来了，它压进来的时候这个空气一压进来的时候，马上进到静子里头，静子这个部分来讲其实起到一个什么作用呢？其实就起到了一个接力的作用，这个空腔一家进来以后，到了静子静子呢以后把它封闭在这个空腔里头，然后接下来的下一级压气机马上又是个转子，这个转子又把这个前一级的静子里头的空气呢又压过来，送到下一级的静子，就这一级一级的接力就往下送，它是这样的，所以它通过这种非常巧妙的转子和静子的配合，使得压气机里头的空气一级一级的往下压，经过压气机压缩的这种高压空气，进到燃烧室和燃油混合剧烈燃烧以后，产生高温高压的燃气，这个高温高压的燃气从燃烧室喷出来。因为这个燃烧室的结构来讲它是后面是敞口，所以他就从这里头喷出来，喷出来以后他遇到的第1个部件是什么？是涡轮静子，也就是说这时候他遇到的这一级高压涡轮的首先遇到的一级高压涡轮的涡轮静子，而涡轮静子的起这个高温燃气的流向的方向，通过这个叶片的形状就它倒了一下，然后就倒进来了，倒进来以后它通过这个静子一过来以后马上就遇到可以旋转的这个涡轮转子，这个涡轮转子的叶片的方向也是适合这种高温燃气一冲过来以后它就会动它，一动以后又把这个空气从这个叶片里头又推向后面，这个推向后面来讲又遇到了一个第2级涡轮的一个涡轮静子，这个涡轮静止又起到一个导向的作用，然后从这个导向器出来以后，又遇到了下一级涡轮的涡轮转子，就这样一级一级的往下，那基本上来讲，它可能两级涡轮就基本上把这个热工转换就做完了。      所以它通过这样一种途径使得这个从前面开始，这个空气经过风扇经过压气机一起的接力进行压缩，先由转子压气机叶片把这个空气呢压进来，压进来以后传递给静子部分，静子部分等于把这个空气暂存在这一下，然后迅速的下一级的这个转子叶片又开始旋转，又把它送到下一级这个静子，这个一级一级的接力，这个压力越来越大，它是这个道理，所以通过这种非常巧妙的结构设计，使得这个整个空气流动是从进口一直到后面喷出来，它不会产生往后反的这种状态，当然如果这种反向出现的话对发动机会有很大的影响，但是我们讲的是主要的原因就是它是通过这种途径通过结构转子和进取的来保障了这个空气的流向，所以当你了解到这个原理了以后，你有的时候真的去想这个自然界实在是太奇妙了。     我们在看太阳和月亮是阴阳一样，我们再看正电子和负电子是阴阳一样，然后所有的一切包括计算机0和1就可以表达整个数字世界，你想想这个世界是如此之奇妙，而且它好像有一种沟通性在里头，所以我就这样来跟大家解释一下，希望大家能够能够建立这种认知啊，核心问题它这个空气流向能从前到后核心问题是通过结构保障的，这个结构设计的非常精妙，就是在压气机部分，每一级压气机都有转子和静子，在涡轮部分每一级涡轮都有转子和静子转折压气机部分是负责把空气往里压，静子的负责接力，然后一级一级地网往下传递，涡轮部分静子在前面燃气一出来以后通过静子进行了导向这个热熔的转换它是这样一个规则。

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