Question

世界上推力最大的涡轮喷气引擎

Answer 1

　　你知道世界上推力最大的火涡轮喷气引擎是哪种吗?它推力是多少吨?下面让我为大家介绍一下吧。

　　据了解，目前最大的扇涡轮喷气发动机是由劳斯莱斯公司制造的Trent XWB-97，该公司也是通用电气的主要竞争对手。Trent XWB-97是一款三轴扇涡轮喷气发动机，扇直径约3米，起飞时能产生高达97000磅(约合44000公斤)的推力。

　　对GE9X引擎的测试被视为波音777X系列飞机发展的重要一步。在波音777系列“巨无霸”飞机的基础上，777X系列飞机座椅数达到406，预计2020年投入使用。目前该机型已有320架订单，它也将成为世界上最大的商用客机，由于翼展过长，在有些机场内还必须折叠起来

　　作为世界领先飞机发动机制造商之一，劳斯莱斯和另外很多企业一样，在生产过程中运用到了3D打印技术。100多年来，劳斯莱斯始终致力于飞机引擎制造研发。本周，他们在Airbus客机上投入使用了有史以来功能最强大的引擎。而这项记录的诞生从某些程度上来说，归功于引擎上由3D打印技术制作的一组先进翼面。

　　TrentXWB系列涡扇喷气式发动机，被广泛认为是近十年市场上出现的高质量高效率的民用喷气引擎之一。这也是一款十分畅销的宽体喷气式飞机引擎，已经有超过40个商家购买了1，500多台。自从Trent1000发布后，劳斯莱斯从未停下研发的步伐，试图不断突破飞机引擎的性能与稳定性。近期，劳斯莱斯特为AirbusA350XWB提供了新型引擎。

　　正在研发的最新TrentXWB-97引擎专为AirbusA350-1000设计，预计在2017年投入使用。该引擎开发设计在两年前开始，本周第一次试飞成功，日后TrentXWB-97也将代替Rolls-RoyceTrent900成为Airbus的新一代引擎。这次试飞成功不仅仅是XWB-97的里程碑，其中运用的3D打印飞机引擎部件也是行业内一次引入注目的成就。

　　TrentXWB-97前身为XWB-84，因为飞机起飞时会产生84，000磅的推动力而命名。如今97系列在没有花费多少额外功率的条件下就可以达到97，000磅，其中一部分原因就来自前轴承座里3D打印的翼面。这些由劳斯莱斯与谢菲尔德大学合作研发的翼型是目前为止组成飞机引擎最大规模的3D打印部件。

　　近来，劳斯莱斯在位于英国德比的工厂制造设备上投资了数千万英镑，将成为XWB生产的主站点。最新的3D打印技术可以让其发动机的开发设计过程更快捷，更省钱。据劳斯莱斯称，3D打印让他们在研发XWB-97的过程中，节省了三分之一的时间。

　　涡轮喷气发动机

　　涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力，但油耗比涡轮风扇发动机高。涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年发明，但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天，也没有参加第二次世界大战;轴流式诞生在德国，并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力于1944年夏投入战场。相比起离心式涡喷发动机，轴流式具有横截面小，压缩比高的优点，当今的涡喷发动机大多为轴流式

　　相关概念

　　基本参数
    推力重量比(Thrust to weight ratio)：代表发动机推力与发动机本身重量之比值，愈大者性能愈好。

　　压气机级数：代表压缩机的压缩叶片有几级，通常级数愈大者压缩比愈大。

　　涡轮级数：代表涡轮机的涡轮叶片有几级。

　　压缩比：进气被压缩机压缩後的压力，与压缩前的压力之比值，通常愈大者性能愈好。

　　海平面最大净推力：发动机在海平面高度及条件，与外界空气的速度差(空速)为零时，全速运转所产生的推力，被使用的单位包括kN(千牛顿)、kg(公斤)、lb(磅)等。

　　单位推力小时耗油率：又称比推力(specific thrust)，耗油率与推力之比，公制单位为kg/N-h，愈小者愈省油。

　　涡轮前温度：燃烧後之高温高压气流进入涡轮机之前的温度，通常愈大者性能愈好。

　　燃气出口温度：废气离开涡轮机排出时的温度。

　　平均故障时间：每具发动机发生两次故障的间隔时间之总平均，愈长者愈不易故障，通常维护成本也愈低。

　　推进效率在马赫数 Ma<0.6 的速度下涡轮螺旋桨发动机效率最高。而当速度提高到马赫数 0.6-0.9 时，螺旋桨/涡轮组合的优越性在一定程度上被内外涵发动机、涵道风扇发动机和桨扇发动机所取代。这些发动机的排气比纯喷气的涡轮喷气发动机的排气流量大而喷气速度低，因而，其推进效率与涡轮螺旋桨发动机相当，超过了纯喷气发动机的推进效率。在亚音速(Ma<1.0)条件下，涡轮喷气发动机的推进效率最低。当飞机飞行速度超过音速后(Ma>1.0)，涡扇发动机由于迎风面积过大从而推进效率开始降低;与此相反,涡轮喷气发动机的推进效率则迅速提升,即使在马赫数 2.5-3.0 范围下,涡轮喷气发动机的推进效率仍然可以达到 90%，正因为如此，与三代机普遍使用的涵道比为0.5-0.8的中等涵道比涡扇发动机相比，F-22使用的F-119涡扇发动机把涵道比降回到0.29，为的就是能够实现(Ma1.4)的超音速巡航。每种发动机都有它们最佳使用的飞行包线(由速度x/高度y构成的xy坐标系)，并不是说涡扇发动机一定比涡喷发动机省油，而在超音速时，同样开加力燃烧室的涡扇发动机比涡喷发动机耗油率还高。

　　工作原理

　　现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种，就必须遵循热机的做功原则：在高压下输入能量，低压下释放能量。因此，从产生输出能量的原理上讲，喷气式发动机和活塞式发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段，不同的是，在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的，但在喷气发动机中则是连续进行的，气体依次流经喷气发动机的各个部分，就对应着活塞式发动机的四个工作位置。

　　空气首先进入的是发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而压气机适应的来流速度是有一定的范围的，因而进气道的功能就是通过可调管道，将来流调整为合适的速度。在超音速飞行时，在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速，此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍，大大超过压气机中的压力提高倍数，因而产生了单靠速度冲压，不需压气机的冲压喷气发动机。

　　进气道后的压气机是专门用来提高气流的压力的，空气流过压气机时，压气机工作叶片对气流做功，使气流的压力，温度升高。在亚音速时，压气机是气流增压的主要部件。

　　从燃烧室流出的高温高压燃气，流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能，带动压气机旋转，在涡轮喷气发动机中，平衡状态下气流在涡轮中膨胀所做的功等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。经过燃烧后，涡轮前的燃气能量大大增加，因而在涡轮中的膨胀比远大于压气机中的压缩比，涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多，发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。

　　从涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多，使发动机获得了反作用的推力。

　　一般来讲，当气流从燃烧室出来时的温度越高，输入的能量就越大，发动机的推力也就越大。但是，由于涡轮材料等的限制，只能达到1650K左右，现代战斗机有时需要短时间增加推力，就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油，让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧，由于加力燃烧室内无旋转部件，温度可达2000K，可使发动机的推力增加至1.5倍左右。其缺点就是油耗急剧加大，同时过高的温度也影响发动机的寿命，因此发动机开加力一般是有时限的，低空不过十几秒，多用于起飞或战斗时，在高空则可开较长的时间。