为什么民航喷气引擎进口不是正圆的?

对于民航客机而言,无论是早期使用涡喷发动机,还是现在全面普及涡扇发动机,发动机对于进气道的要求其实就两点要求:
1、进气道尽可能短
空气进入进气道,就会和进气道表面进行摩擦,

本文最后更新时间:  2023-05-22 12:35:41

航空发动机专业的同学来回答一下这个问题。

从道理上说,航空燃气涡轮发动机的进口最好是圆形的,这是为什么呢?

因为航空燃气涡轮发动机是依靠转动的转子来实现给气体的加压、接受气体对转子的做功的,所以为了保证转子转动的平衡,叶片都是在转子上均匀分布的【如下图所示】。

如果叶片是均匀的,那么吸入的气体最好也是均匀的,这样叶片可以均匀地跟气体发生关系,更加有利于发动机的工作效率。如下图所示,就是与均匀进入发动机内部气流发生均匀的作用的航空发动机离心压气机。

如果进气不均匀了,也就是到达发动机叶片上的气流不是全一样的,这就是发生了所谓的“进气畸变”,这个时候对于发动机来说就是一件不好的事情。如下图所示,可以看到流向发动机的气流不再是均匀的,而是上面速度高、下面速度低。

往轻了说,会影响发动机压气机正常工作,往重了说,容易引起发动机的故障。如下图所示,就是发生进气畸变时候的发动机风扇叶片,可以看到其中的气流很紊乱。

所以说,为了让进气气流保持均匀,航空发动机的入口最好是圆形的。

但是,这只是理想的情况,有些时候不得不把发动机的入口做成非圆形的,比如说战斗机为了保持较好的气动外形或者隐身性能,所以必须要把发动机收入机舱内部,还需要把发动机进气口的形状做成跟飞机外形匹配的形状【比如说下图就是战斗机上矩形进气道】:

再比如说民用飞机,发动机直径很大,但是偏偏飞机比较低矮,所以为了防止发动机蹭到地面,所以要把发动机的外边缘做平一点儿——就是下面这张图里面的样子。

但是,因为提前就知道要设计成这个形状,所以工程师都是会做大量的仿真和试验,来保证非圆形的进气道带来的进气畸变不会造成发动机的故障,带来的性能损失也在允许的范围之内,所以自然就可以用了。

这样解释你明白为什么了吗?

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