簡介

噴氣發動機是現代航空的重要組成部分，使飛機能夠達到驚人的速度和高度。本文將深入探討噴氣發動機的內部工作原理，探索其關鍵組件和實現工作的過程。

渦扇發動機概述

大多數噴氣動力飛機采用一種稱為渦扇發動機的引擎類型。可以將渦扇發動機想象為一種先進的推進系統，它位于稱為擴散器的類似導管的結構內，并由氣體發生器驅動。噴氣發動機的核心是一個產生高壓氣體驅動渦輪的氣體發生器。發動機由壓縮機、燃燒室和渦輪三個主要部分組成。

壓縮機：建立高壓空氣

壓縮機將進氣空氣壓縮，產生比發動機尺寸更強大的燃燒反應所需的高度壓縮空氣。當空氣進入縮小的腔室時，它被壓縮。壓縮機的每個級別由旋轉的轉子和連接到核心外殼的一環定子葉片組成。轉子葉片將空氣向壓縮機推送，產生旋渦氣流。定子葉片減慢旋轉運動，進一步增加壓力。壓縮機通常由四個低壓級和十個高壓級組成。

燃燒室：點燃燃料

來自壓縮機的壓縮空氣與燃料混合后進入燃燒室，點燃后釋放出高能氣體。圖示為圓筒形燃燒室。壓縮空氣進入進氣噴嘴，每個噴嘴都有一個燃料噴射器，將燃料和空氣混合后使其產生旋轉運動，改善它們的混合。幾個點火器，類似于汽車的火花塞，點燃混合物，反應在燃燒室的環形環上均勻發生。只要有穩定的空氣和燃料供應，燃燒過程將持續進行。

渦輪：利用廢氣動力

位于噴氣發動機后部的渦輪由來自燃燒室的排氣氣體驅動旋轉。大部分渦輪的動力用于驅動發動機的風扇，而較小部分則提供給壓縮機級數。渦輪葉片承受的溫度，一些壓縮機空氣用于冷卻。采用各種涂層以促進此過程。排氣錐旨在將出口流量結合并加速，提供推力，并保護發動機的精密部件。

噴氣發動機的演變：從渦噴到渦扇

早期的噴氣發動機被稱為渦噴，將所有進氣空氣引導到核心中。然而，現代噴氣發動機（如渦扇）只將一部分空氣引導到核心中，或者利用氣體發生器，其中產生的能量驅動一個專門設計的風扇。同樣，風扇可以被視為導管內的高科技推進系統。繞過核心的空氣被稱為旁通氣。高旁通比的發動機旨在快速將大量空氣繞過核心流過。速度范圍約為每小時310到620英里。發動機的尺寸與其效率成比例，高旁通比的發動機可能非常龐大。它們通常比飛機機身尺寸大得多，適用于商業或應用。

噪音減少和燃油效率

排氣氣體的速度是確定發動機噪音的關鍵因素。旁通比更高的發動機使高速核心空氣通過更大體積的較慢旁通空氣流動，從而降低噪音產生。旁通比較低的噴氣戰斗機發動機較小，具有更高的功率重量比，可以實現超音速和后燃器能力，但會產生更多的噪音并消耗更多的燃料。高旁通比發動機也可以使用后燃器。額外的燃料被噴入噴管并與排氣氣體混合，產生二次燃燒階段。盡管后燃器不節能，并且只在短時間內使用，例如快速爬升或戰斗機動時使用，但它們能夠實現其目的。

可變噴管：大化推力

噴氣噴管被設計成可以改變形狀，以大化出口氣流的推力。它可以防止背壓的產生，從而損壞發動機前部組件。通過調整噴管，可以實現排氣氣體的最大加速度，同時保護發動機的完整性。

結論

噴氣發動機在航空業中了革命，推動飛機達到新的高度和速度。渦扇發動機以其高效的設計和強大的性能成為現代飛機的標準。通過壓縮空氣、點燃燃料和利用排氣氣體的動力，噴氣發動機為飛行提供所需的推力。發動機技術的不斷進步使發動機噪音更低、燃油效率更高，提升了乘客的飛行體驗，并減少了對環境的影響。了解噴氣發動機的復雜工作原理，讓我們能夠欣賞飛行的奇跡和推動其發展的令人難以置信的工程。