轴流式压气机,发动机方面的信息却少之又少

轴流式压气机，发动机方面的信息却少之又少？

美国的飞机工业可以说是世界最先进的，目前两大干线客机巨头之一的波音公司，全球最大的航空航天防务公司洛克希德马丁，制造世界最大航母的诺斯罗谱格鲁曼公司，可以说美国的飞机工业与全世界对抗也不落下峰，而在航空发动机领域更是独领风骚。

目前世界上的航空发动机制造商中能造10吨级及其以上的先进大涵道比发动机公司共有三家，分别是美国的GE公司，普惠公司，英国的罗罗公司，这也可以证明美国在航空发动机工业的中心地位，美国发达的设计，制造，使用技术使其成就世界上远超他国。

首先在于美国对航空发动机的支持，在二战之后依靠强大的国力，人力，财力对发动机公司支持，至今投入了1000亿美元，这还只是在研制经费的支持，由于美国的强大，美国的民用和军用发动机可以大量出口以补贴其研制经费，还有美国对其发动机公司的免税退税政策。

还有就是美国的市场足以支持美国对飞机和发动机存活，美国依然是世界最大的民航市场，一个几十万人的城市都有飞机场，美国的交通体系主要靠公路与飞机，几百公里开车去，再远坐飞机，火车只是补充，而我国虽然这些年民航大力发展，但公路与火车依然是主流交通公具。

美国的军用发动机可以说是世界最顶尖的，世界上大推力涡扇加力发动机有四款，分别是美国的F110，F100，我国的涡扇10，俄罗斯的AL31系列，在四代隐身战机上使用的F119发动机美国于1995就已经研制成功，最新的垂直起降发动机F135推力达19.1吨，比AL31发动机加力推12.5吨大了6.6吨，还不如F135发动机不开加力燃烧器的推力大。

美国的军用中推发动机系列如F404，F414系列可以说独步天下，其中F414推力达9.98吨推重比9，而俄罗斯的RD33才8.3吨，推重比更是不忍直视，而欧洲的EJ200推力9吨，推重比10，虽然技术好，但推力不如，F414更是有改进成推力12吨，推重比12的改进版，只是由于没有需求而没研制。

现在说大涵比的发动机，目前如C919之类的窄体干线客机共有两个主要供应商，分别是Cfm公司与国际航空发动机公司提供，其中CFm公司由美国GE公司与法国赛峰公司合资，而国际发航空发动机公司则有罗罗，普惠，MTU，三菱等几家公司联合成立以对抗CfM而组成。在35吨推力以上的超大涵道比发动机中更是由GE，罗罗，普惠三家公司竟争。可以说打的是不可开交。

美国的发动机主要还是在于核心机的研究，一般来说美国对核心机的研制要超过发动机至少两代，现在策四代发动机研制已经完成，那么第五代发动机已经开始研制，核心机应该已经搞第七代了，美国对航空发动机中核心机以外的东西不太在乎。

比如说TF39发动机，最初是c5银河运输机发动机，但其核心机被其发场光大，TF39核心机被改成用于B1轰炸机的F101发动机，F16使用的F110发动机，以及民航飞机用的Cfm56发动机，F404及改进至F414发动机，以及航改燃气轮机Lm2500，Lm2500航改机基本龚断了美国一万吨左右的水面舰艇动力。

现在三大航空发动机厂商中GE技术最好，像推力最大GE90发动机，而且拥有最好的技术低蕴，拿出来卖的并不是最好的产品，而罗罗较为中庸，在商用不如GE，军用不如普惠。而普惠的未来不太好，在商用市场的伤额越来越小，只是其在军用航空发动机上自作为了。

军舰一般使用什么发动机？

目前用在军舰上的发动机主要有三种，分别是蒸汽轮机，燃气轮机和柴油机。一般来说，大吨位舰艇，使用输出功率高，马力大的蒸汽轮机。如大吨位航空母舰，除了英国的伊丽莎白女王级，都使用的蒸汽轮机。一般吨位的舰艇主要使用燃气轮机或者燃气轮机和柴油机交替，联合使用。如目前世界上大部分的驱逐舰，两栖攻击舰等等。而吨位较小的舰艇则使用经济性较好的柴油机，如护卫舰，扫雷艇等等。

现代船用蒸汽轮机和瓦特当年改良的蒸汽机有了脱胎换骨的变化，从原来的往复式运动结构变成了先进的涡轮结构。现代蒸汽轮机全称蒸汽涡轮发动机，其工作原理是利用锅炉产生高温高压水蒸气，然后经过喷嘴，将高温高压水蒸气喷射在涡轮叶片上推动涡轮高速旋转，从而产生带动螺旋桨轴旋转的机械能。蒸汽轮机其实是一款非常先进的大型船舶发动机。有很多人一说到我国辽宁舰和002航母使用常规动力，利用蒸汽轮机作为动力系统，张嘴就喷落后。事实上不止我国，就算是美国的核动力航母依然使用燃气轮机。美国的尼米兹级航母动力系统是由两座西屋公司的A4W核反应堆和4座蒸气涡轮组成。其工作方式是核反应堆产生热量烧开循环水，然后推动蒸汽轮机，最后带动螺旋桨旋转工作的。我国辽宁舰航母使用的常规动力，工作方式和核动力的区别只有一个，那就是产生热量加热循环水的方式不同。核动力是核动力产热，常规动力是燃烧重油产热。蒸汽轮机作为大型船舶动力有着极为明显的优势。第一，对燃料要求低，使用成本低。燃气轮机是外燃机，只要能把水烧开，苞米该子都能烧。不过为了保证其输出功率，一般使用蒸汽轮机的军舰都是用专用的舰用燃料油，也就是重油。第二，输出功率巨大！一般的航母蒸汽轮机单机输出功率在兆瓦以上，可以推动十万吨的庞然大物跑出30节的高速。第三，采用涡轮驱动，机械结构简单。机械结构简单了，成本就低了，维护就简便了，同时可靠性也更高。蒸汽轮机的缺点也有。第一，蒸汽轮机冷启动时间非常长，数倍于燃气轮机和柴油机，需要数小时才能完成冷启动。所以我国辽宁舰航母在战备状态时，就算是靠泊也不会关闭主机，为的就是一旦需要出任务，可以迅速启动离开港口。第二，蒸汽轮机热效率较低。在三种动力系统中，蒸汽轮机是最低的一种，而柴油机则是热效率最高的。第三，蒸汽轮机由喷嘴喷出高温高压气体直接推动涡轮旋转，涡轮转速超级快，不能直接用螺旋桨驱动。所以需要减速器等一系列的辅助机构，导致蒸汽轮机体积巨大，一般只适合大型军舰。核动力航母也离不开蒸汽轮机

燃气轮机是中型军舰的标配动力系统，比如美国排水量在9600多吨的阿利·伯克级驱逐舰使用的就是4台燃气轮机。除此之外，两栖攻击舰和两栖登陆舰，也使用燃气轮机。更有甚者，英国的伊丽莎白女王级使用的IFEP综合电力推进系统主机也是2台36兆瓦输出功率的MT30燃气轮机。燃气轮机是目前最先进的军舰发动机号，也是众多海军强国主战水面舰艇的首选！▲这就是燃气轮机，燃气轮机的工作原理和航空发动机一样，二者可以共用核心机。首先吸入空气，然后通过压缩叶片压缩，进入到燃烧室和燃料混合爆燃，形成高温高压燃气向后排出。这个过程中涡轮高速旋转，从而将燃油化学能转变为机械能，带动螺旋桨旋转。燃气轮机的优点在于，功率密度极大，同功率的燃气轮机体积仅仅为柴油机的三分之一左右，蒸汽轮机的五分之一左右。同时燃气轮机冷启动速度非常快，在启动机的帮助下，一般几分钟就可以完成启动到达最高转速。燃气轮机的缺点减少，主要是使用成本较高，同时产生大量高温尾气，需要复杂的排气系统，同时也会对军舰的红外特征产生一定影响。不过对于它带来的澎湃动力，各国海军依然非常青睐燃气轮机。伊丽莎白女王级航母也用燃气轮机

舰用高速柴油机可不同于我们生活中的柴油，舰用柴油机一般体积硕大，大的柴油机可能和一栋房子差不多了。柴油机原理就不多作介绍了，它用于军舰动力主要的有点在于。第一，热效率高。热效率高了，油耗就下去了。油耗下去了，经济性就上来了。所以我国在建造驱逐舰的时候，为了节省成本，经常使用燃气轮机与柴油机的交替动力系统。第二，和燃气轮机一样，启动较快。不过柴油机快不过燃气轮机，一般来说柴油机从启动到额定功率状态工作，需要10-30分钟。虽然比不过燃气轮机，但是比蒸汽轮机快得多。除此之外，柴油机还有传动效率高等优点。柴油机的缺点则主要在于其工作时震动剧烈，同时会产生噪音。这会在一定程度上影响军舰的声学特征，不过还好，军舰不怕潜艇探测，所以噪音高一点也没事。再者，柴油机的输出功率有限，同时过载能力也比较差。理论上来说，只要无限叠加气缸，就可以让柴油机的输出功率不断提升。但实际上并不是这样，柴油机的输出功率是有限的。而且因为柴油机使用的是气缸往复式运，运动机构比较复杂。所以当负载过大时，柴油机的机械结构压力非常大，一般过载工作时，柴油机不能长时间稳定输出，容易发生机械故障。056型护卫舰用柴油机

军舰的动力系统从古代的帆桨动力发展到了如今的燃气轮机，柴油机和蒸汽轮机推进，走过了上百年的历史。人类的科技是在不断进步的，如今燃气轮机也要从世界最先进的军舰动力系统宝座上摔下来了。目前英国已经成功将综合全电推进系统用在了45型驱逐舰和伊丽莎白女王级航母，只不过这两款军舰采用的都是常规动力，所以依然需要燃气轮机来进行发电，推动电动机工作。等到核动力上舰，那么将不再需要燃气轮机发电，等到那个时候，将实现真正的综合全电推进。

苏联是如何获得英国先进喷气发动机的？

1950年6月25日，朝鲜和韩国爆发战争，历时三年的朝鲜战争爆发。

1950年5月，中国志愿军赴朝作战。 9月，以美军为主的联合国军仁川登陆，战争演变为地区冲突。

二战后，美国依仗着先进武器不仅在陆地上占据主动，而且在制空权上也取得优势。 可是没有过多久这种优势被打破。一种苏联飞机以灵活的性能和超乎寻常的速度秒杀所有的美英飞机，成为联合国军空军飞行员的噩梦。

原先不可一世的联合国军飞机，在苏军飞机面前呆若木鸡，只能任人宰割，成为对方的活靶子。

这种飞机一时间让联合国军飞行谈之色变，闻风丧胆。联合国军的空中优势土崩瓦解。 联合国军司令司令立刻向美国国防部求救，美国国防部虽然万分焦急却也束手无策。 直到几个月后，美国国防部把刚刚试飞过的最新型的F86“佩刀”战斗机调到朝鲜战场，装备了三个中队，这种被动局势在得以扭转。

很久以后，美情报部门才得知，苏联的这种飞机叫米格15，采用的是时速1000公里的喷气式的涡轮发动机，飞机极有可能采用的是德文特和尼恩离心式发动机。而根据苏联人的技术水平，再过十年也研制不出这样性能先进的发动机，唯一可能是苏联人得到了英国人的技术转让！

美国人非常震怒，怒气冲冲地向英国政府询问，英国政府吞吞吐吐，变相承认了美国人的推断，这下可把美国人气得要死。

一切还要从二战开始说起。

二战初期，苏联科技落后，军工技术也不咋地，苏联跟德国比拼无论在陆地和空中都处于劣势，虽然付出了比德国人多几倍的伤亡还是处于被动挨打的局面，吃尽苦头。

战争初期的苏军装备，有数量没质量，跟德军对垒容易落于下风。

战争后期，苏联得到了英美的援助，装备了先进武器的苏联人立马以守为攻，扭转了被动态势。

卫国战争让斯大林看到苏联国防工业的不足，他痛定思痛，下令军工部门加快技术革新，研制新式武器。

苏联空军在性能上至少比英美落后了二十年，想要有长足进步，必须要有时速达到1000公里的发动机，因为发动机是战机的灵魂，没有性能优越发动机，飞机就是行尸走肉。

但是凭借苏联当时的技术水平，自己研发至少还要十年，可是东西方冷战剑拔弩张，时不我待。

1946年4月，在莫斯科的高级会议上，苏联高层面面相觑、陷入沉思。 这时候一个情报部门的负责人打破沉默说——看来我们只能向英国人购买了。

他的话刚一出口就被斯大林怒怼回去：你白日做梦吧？这种与虎谋皮的事情英国人怎么可能会答应？

尽管如此，苏联人还是觉得试试，没想到英国人一下子竟然答应了，而且答应卖给他们20台。

英国人难道疯了吗？他们的政府愿意吗？

其实答应做这个买卖的正是英国政府，拍板的是英国首相。这是真真正正的国家行为。

这是为什么呢？ 原来英国经过二战经济遭受重创，百废待兴。而英国又严重缺乏资金，美国人对他们的援助如杯水车薪，远远不够。 堤内损失堤外补，英国政府有先进设备，那可是一笔不小财富。

所以，苏联人提出购买意向后，英国政府马上就答应了。 这时候英国皇家空军将领提出反对意见，但首相一意孤行，最后答应保密各项技术，只向他们出口设备。

但是，英国人小瞧了战斗民族的智慧和毅力，在苏联情报部门眼里就没有他们办不到的事。 不久后，一个苏联考察团提出要参观了英国相关工厂，既然双方有了贸易合同，这个要求合乎情理，英国人没有理由拒绝，就一口答应了。

苏联的情报人员变成了代表团成员，他们的神圣使命只有一个，那就是秘密获得更详细的燃气轮机技术。

穿着貌似普通的软底鞋的特工，在工厂漫不经心参观着，其实他们注意力一直在车床加工涡轮部件的地方。 最后他们不仅成功地用软底鞋吸附掉落的碎屑，而且工厂的一片涡轮叶片也被人偷走。 可是罗尔斯·罗伊斯公司的老板还在为获得这样一个大订单沾沾自喜，对此一无所知。

1947年3月这批发动机到货，它们立即被送到专家那里进行逆向工程和仿造。 战斗民族科学家发明上也许当时还差一点，但山寨的功夫一点也不含糊，他们很快就克隆出了“德文特”和“尼恩”发动机。没过多久，性能最优越的米格15就横空出世，在朝鲜战场大显神威。

美国情报部门得知这一切后立刻向美国政府反应，美国总统怒发冲冠，立马向英国兴师问罪。英国政府立马叫停了向苏联的后续产品出口，但为时已晚。 聪明的苏联人为购买那批发动机仅仅付出了几百万英镑，却让自己的飞机领先了英国十几年，不能不说是做了一笔非常划算的买卖。

矢量推力发动机为什么不能通过改变发动机的整体角度来实现呢？

首先呢，得了解燃气轮机的工作原理，因燃气轮机风扇，压气机，涡轮这三大件都是共轴的，从进气，压缩，燃烧，喷气做工，都是在轴流水平线上进行的。如果用改变发动机位置来改变喷气方向的话，进气道，喷口，供油线路和线缆都是发生改变，进气道的改变直接影响飞机的气动结构，改变喷口位置可能会影响飞机的隐身性能，这还得加一套活动支架来固定发动机，同时需要更多的空间，对于空间宝贵的战斗机来说，是背道而驰的，而且活动结构稳定性肯定没有固定结构可靠，而且需要更大功率和体积的驱动系统，对于战斗机而言，太难设计，风险太大，也太不实用了。

航空发动机喷射出很长的燃烧火焰？

首先要明确的问题里所说的喷出很长燃烧火焰的发动机应该是军用航空发动机。军用航空发动机主要分为涡轮喷气发动机和小涵道比的涡扇发动机，这两类航空发动机都会喷口后形成长长的燃烧火焰，而现代民用客机所使用大涵道比涡扇发动机在后部往往不会喷射出很长的燃烧火焰，而主要是是以高速的热流为主，至于为什么会出现这样的情况及不同，则需要了解喷气式发动机的运转形式。

首先来说说涡轮喷气发动机，也就是常说的涡喷发动机，现在的涡喷发动机基本都是轴流式的，其由前至后依次为压气机、燃烧室、涡轮和尾喷口组成。压气机主要是将流入的空气进行压缩以提供给燃烧室高温高压的压缩空气，燃油在燃烧室中与这股压缩空气混合进而剧烈燃烧形成燃气向后喷射，涡轮则是在燃气的推动下进行旋转，同时通过转轴带动前部的压气机旋转，进而产生完整的循环。而尾喷口则是将剩余的高温高速燃气向后喷射形成前进动力。 而现在的主流战机和客机基本都使用的是涡轮风扇发动机，也就是常说的涡扇发动机。涡扇发动机是在涡喷发动机的基础上发展而来的，其与涡喷最大的区别在于其多了一层外涵道，其从前之后分别是风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和尾喷口。

风扇主要是讲流入的空气大部吹向外涵道，少部分吹入内涵道。低压及高压压气机则是将流入内涵道的空气不断加速加压，以供燃烧室使用。燃烧室的作用同样是燃烧产生燃气。燃气推动高压涡轮来带动高压压气机、推动低压涡轮来带动低压压气机和风扇。

尾喷口则将外涵道的较低温度的气流和内涵道较高温度的气流向后喷射产生前进动力。涡扇的动力普遍比涡喷更为充沛，同时燃气温度也往往更高，现在的战斗机主要使用低涵道比（前部风扇相较内涵道并未大太多）的涡扇以获得更好的加速性能，而民航客机则采用高涵道比（前部风扇远大于内涵道）的涡扇以获得更大的推力和更好的经济型。 至于军用航空发动机为什么会有很长的燃烧火焰则主要是因为尾喷口喷出的气流是高温高速的，现代航空发动机尾喷管处的温度至少在600至800摄氏度左右，在加力燃烧时则会更高，流速则有时能达到音速以上，所以产生很长的燃烧火焰也就非常正常了。