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1、發(fā)動機一個典型的軸流式渦輪噴氣發(fā)動機圖解（淺藍(lán)色箭頭為氣流流向）圖片注釋:1-吸入,2-低壓壓縮,3-高壓壓縮,4-燃燒,5-排氣,6-熱區(qū)域,7-渦輪機,8-燃燒室,9-冷區(qū)域,10-進(jìn)氣口渦輪噴氣發(fā)動機(Turbojet)（簡稱渦噴發(fā)動機）[1]是一種渦輪發(fā)動機。特點是完全依賴燃?xì)饬鳟a(chǎn)生推力。通常用作高速飛機的動力。油耗比渦輪扇發(fā)動機高。渦噴發(fā)動機分為離心式與軸流式兩種，離心式由英國人弗蘭克·惠特爾爵士于1930年取得發(fā)明專利，但是直到1941年裝有這種發(fā)動機的飛機才第一次上天，沒有參加第二次世界大戰(zhàn)，軸流
2、式誕生在德國，并且作為第一種實用的噴氣式戰(zhàn)斗機Me-262的動力參加了1944年末的戰(zhàn)斗。相比起離心式渦噴發(fā)動機，軸流式具有橫截面小，壓縮比高的優(yōu)點，但是需要較高品質(zhì)的材料——這在1945年左右是不存在的。當(dāng)今的渦噴發(fā)動機均為軸流式。進(jìn)氣道軸流式渦噴發(fā)動機的主要結(jié)構(gòu)如圖，空氣首先進(jìn)入進(jìn)氣道，因為飛機飛行的狀態(tài)是變化的，進(jìn)氣道需要保證空氣最后能順利的進(jìn)入下一結(jié)構(gòu)：壓氣機（compressor）。進(jìn)氣道的主要作用就是將空氣在進(jìn)入壓氣機之前調(diào)整到發(fā)動機能正常運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。在超音速飛行時，機頭與進(jìn)氣道口都會產(chǎn)生激波（sh
3、ockwave），空氣經(jīng)過激波壓力會升高，因此進(jìn)氣道能起一定的預(yù)壓縮作用，但是激波位置不適當(dāng)將造成局部壓力的不均勻，甚至有可能損壞壓氣機。所以一般超音速飛機的進(jìn)氣道口都有一個激波調(diào)節(jié)錐，根據(jù)空速的情況調(diào)節(jié)激波的位置。兩側(cè)進(jìn)氣或機腹進(jìn)氣的飛機由于進(jìn)氣道緊貼機身，會受到附面層（boundarylayer，或邊界層）的影響，還會附帶一個附面層調(diào)節(jié)裝置。所謂附面層是指緊貼機身表面流動的一層空氣，其流速遠(yuǎn)低于周圍空氣，但其靜壓比周圍高，形成壓力梯度。因為其能量低，不適于進(jìn)入發(fā)動機而需要排除。當(dāng)飛機有一定迎角（angleo
4、fattack，AOA）時由于壓力梯度的變化，在壓力梯度加大的部分（如背風(fēng)面）將發(fā)生附面層分離的現(xiàn)象，即本來緊貼機身的附面層在某一點突然脫離，形成湍流。湍流是相對層流來說的，簡單說就是運動不規(guī)則的流體，嚴(yán)格的說所有的流動都是湍流。湍流的發(fā)生機制、過程的模型化現(xiàn)在都不太清楚。但是不是說湍流不好，在發(fā)動機中很多地方例如在燃燒過程就要充分利用湍流。離心式渦輪噴氣發(fā)動機的原理示意圖圖片注釋:順時針依次為:離心葉輪（壓縮機），軸，渦輪機，噴嘴，燃燒室壓氣機壓氣機由定子（stator）葉片與轉(zhuǎn)子（rotor）葉片交錯組成，
5、一對定子葉片與轉(zhuǎn)子葉片稱為一級，定子固定在發(fā)動機框架上，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軸與渦輪相連?，F(xiàn)役渦噴發(fā)動機一般為8－12級壓氣機。級數(shù)越多越往后壓力越大，當(dāng)戰(zhàn)斗機突然做高機動時，流入壓氣機前級的空氣壓力驟降，而后級壓力很高，此時會出現(xiàn)后級高壓空氣反向膨脹，發(fā)動機工作極不穩(wěn)定的狀況，工程上稱為“喘振”，這是發(fā)動機最致命的事故，很有可能造成停車甚至結(jié)構(gòu)毀壞。防止“喘振”發(fā)生有幾種辦法。經(jīng)驗表明喘振多發(fā)生在壓氣機的5，6級間，在次區(qū)間設(shè)置放氣環(huán)，以使壓力出現(xiàn)異常時及時泄壓可避免喘振的發(fā)生?；蛘邔⑥D(zhuǎn)子軸做成兩層同心空筒，分別連接前
6、級低壓壓氣機與渦輪，后級高壓壓氣機與另一組渦輪，兩套轉(zhuǎn)子組互相獨立，在壓力異常時自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，也可避免喘振。燃燒室與渦輪空氣經(jīng)過壓氣機壓縮后進(jìn)入燃燒室與煤油混合燃燒，膨脹做功；緊接著流過渦輪，推動渦輪高速轉(zhuǎn)動。因為渦輪與壓氣機轉(zhuǎn)子連在一根軸上，所以壓氣機，壓氣機與渦輪的轉(zhuǎn)速是一樣的。最后高溫高速燃?xì)饨?jīng)過噴管噴出，以反作用力提供動力。燃燒室最初形式是幾個圍繞轉(zhuǎn)子軸環(huán)狀并列的圓筒小燃燒室，每個筒都不是密封的，而是在適當(dāng)?shù)牡胤介_有孔，所以整個燃燒室是連通的，后來發(fā)展到環(huán)形燃燒室，結(jié)構(gòu)緊湊，但是整個流體環(huán)境不如筒狀燃燒
7、室，還有結(jié)合二者優(yōu)點的組合型燃燒室。渦輪始終工作在極端條件下，對其材料、制造工藝有著極其苛刻的要求。目前多采用粉末冶金的空心頁片，整體鑄造，即所有頁片與頁盤一次鑄造成型。相比起早期每個頁片與頁盤都分體鑄造，再用榫接起來，省去了大量接頭的質(zhì)量。制造材料多為耐高溫合金材料，中空頁片可以通以冷空氣以降溫。而為第四代戰(zhàn)機研制的新型發(fā)動機將配備高溫性能更加出眾的陶瓷粉末冶金的頁片。這些手段都是為了提高渦噴發(fā)動機最重要的參數(shù)之一：渦輪前溫度。高渦前溫度意味著高效率，高功率。軸流式渦輪噴氣發(fā)動機的原理示意圖圖片注釋:順時針依
8、次為:壓縮機，渦輪機，噴嘴，軸，燃燒室噴管及加力燃燒室噴管（nozzle，或稱噴嘴）的形狀結(jié)構(gòu)決定了最終排除的氣流的狀態(tài)，早期的低速發(fā)動機采用單純收斂型噴管，以達(dá)到增速的目的。根據(jù)牛頓第三定律，燃?xì)鈬姵鏊俣仍酱?，飛機將獲得越大的反作用力。但是這種方式增速是有限的，因為最終氣流速度會達(dá)到音速，這時出現(xiàn)激波阻止氣體速度的增加。而采用收斂－擴張噴管（也稱為拉伐爾噴管）能獲得超音速的噴氣流。飛
