涡喷发动机、涡扇发动机和火箭发动机有什么区别?它们的工作原理是什么?
涡扇发动机是飞机发动机的一种,是由涡喷发动机发展而来的。与涡喷相比,主要特点是第一级压气机的面积要大得多,同时还作为空气推进器(风扇),通过喷气发动机的外围将一部分吸入的空气向后推。发动机核心的空气通过的部分称为内部管道,发动机核心外部的仅风扇空气通过的部分称为外部管道。涡扇发动机最适合400到1000公里的飞行速度,所以现在大部分飞机发动机都是用涡扇作为动力源。涡轮喷气发动机是涡轮发动机的一种。其特点是完全依靠气流产生推力。通常用作高速飞机的动力。油耗比涡扇发动机高。涡轮喷气发动机有两种类型:离心式和轴流式。离心式在1930年被英国人弗兰克·惠特尔爵士申请了专利,但直到1941,装有这种发动机的飞机才第一次上天。它没有参加二战,轴式诞生于德国,作为第一架实用喷气式战斗机Me-262参加了1945。与离心式涡喷发动机相比,轴流具有截面小、压缩比高的优点。现在的涡喷发动机都是轴流。区别:与涡喷发动机相比,涡扇发动机热效率高,油耗低,因此可以获得更大的推重比。这些是涡喷发动机无论如何都难以实现的。其实涡喷发动机和涡扇发动机的核心发动机基本相同,不同的是涡扇发动机在涡喷发动机的基础上增加了几级涡轮。这些涡轮带动一排或几排风扇,风扇后面的气流一部分进入压气机(内导管),燃烧后从喷嘴喷出,另一部分不经燃烧直接通过外导管排入空气。所以涡扇发动机的推力是风扇阻力和喷管推力之和原理:涡喷发动机采用喷气推进,避免了火箭和冲压发动机的固有弱点。因为使用了涡轮驱动的压气机,发动机也有足够的压力在低速时产生强大的推力。涡轮喷气发动机根据“工作循环”工作。它从大气中吸入空气,经过压缩和加热的过程,具有能量和动量的空气以高达2000英尺/秒(610米/秒)或大约1400英里/小时(2253公里/小时)的速度从推进喷管中排出。当高速射流从发动机流出时,带动压气机和涡轮同时继续旋转,维持“工作循环”。涡轮发动机的机械布局比较简单,因为它只包含两个主要的旋转部件,即压气机和涡轮,以及一个或几个燃烧室。然而,并不是这种发动机的所有方面都有这种简单性,因为热问题和空气动力学问题更加复杂。这些问题是由燃烧室和涡轮的高工作温度、通过压缩机和涡轮叶片的不断变化的气流以及排出气体并形成推进射流的排气系统的设计引起的。火箭发动机:化学火箭发动机是目前最成熟、应用最广泛的发动机。化学火箭发动机主要由燃烧室和喷管组成。化学推进剂既是能源又是工作介质。它在燃烧室内将化学能转化为热能,产生高温气体通过喷管膨胀加速,将热能转化为气流动能,从喷管高速(1500 ~ 5000m/s)排出,产生推力。化学火箭发动机按推进剂的状态分为液体火箭发动机、固体火箭发动机和混合推进剂火箭发动机。液体火箭发动机采用常温液体可贮存推进剂,低温液体推进剂,具有适应性强、多次启动的特点,能满足不同运载火箭和航天器的要求。固体火箭发动机的推进剂采用分子中含有燃料和氧化剂的有机胶体固溶体(双基推进剂)或几种推进剂组分的混合物(复合推进剂),直接安装在燃烧室中。它结构简单,使用方便,可在发射状态下长期存放,适用于各种战略战术导弹。它很少用于混合推进剂火箭发动机。