Aviation turbofan starting model

Aviation turbofan starting model

        涡扇发动机（Turbofan）即涡轮风扇发动机，来源于涡轮喷气发动机，主要是为了解决涡轮喷气发动机耗油率过高的问题。其结构特点是流过风扇的空气一部分进入压气机（内涵道），一部分进入由压气机外部通道（外涵道）流过，这部分气流不经过燃烧室燃烧，大大降低了耗油率。涡扇发动机的推力=外涵道推力+内涵道推力>涡轮喷气发动机，满足了现在飞行器大推力、低油耗的性能要求。

        通常的航空涡轮风扇发动机是双转了结构，包括高压转子和低压转子。

N1是低压转子的速度，包括同轴的风扇、低压压气机和低压涡轮。N2是高压转子速度，包括高压压气机和高压涡轮。
        发动机启动时，由启动机带动高压转子转动，将空气吸入，进而带动低压转子转动。同时，燃烧室内有足够的流动空气与燃油混合，满足启动条件，便可以点火供油。
         燃烧室内高温高压燃气流出，带动高压转了转动，转速达到指定范围，启动机结束工作，发动机依靠自身转动，便启动起来了。

具体工作原理如下：

       空气经过风扇后分成两路：

              一路是内涵气流进入发动机经压气机压缩，对气体做功使气体的压力升高、容积减小，空气被压缩的越厉害会使发动机产生的热效率越高。如果是两级压缩机的高压压气机，其压缩进入核心发动机的空气，在燃油被加入到核心发动机后与核心发动机的压缩空气混合，同时被点燃并燃烧。混合气体燃烧过程中温度升高，压力基本不变，体积迅速增大，产生的燃气进入涡轮中持续膨胀，膨胀的气体到达喷管后继续膨胀。在整个气体膨胀过程中，涡轮要从燃气中提取部分能量，剩下的热能一部分转化为动能，使燃气高速喷出，还有一部分热能随燃气排掉，这一过程中的压力和温度下降，体积不断增加。

           另一路是外涵气流，风扇后空气经外涵道直接排入大气或同内涵燃气一起在喷管排出。涡扇发动机的推力就是利用从尾喷口出来时的气体完全膨胀的情况获得的。

        风扇的转速提供N1发动机参数，高压转子的转速提供N2发动机参数

A 低压线轴B 高压管路C 固定组件

1飞机引擎机舱  2风扇  3低压压缩机  4高压压缩机  5燃烧室  6高压涡轮  7低压涡轮  8核心喷嘴

9 扇形喷嘴

风扇：风扇的作用主要就是将空气吸进压气机，进行预压缩。被风扇吸进发动机的空气，一部分进入低压压气机中，也就是内涵道，经过燃烧后，进入尾喷管。另一部分进入外涵道，不经过燃烧流到尾喷管。

风扇作用是：将来自进气道的气流通过风扇和分流器后分为两股，一股流入压气机，一股流入外涵道；通过高速旋转的叶片对来自进气道的空气做功，将风扇的动能转化为空气的内能，初步增压，为压气机和外涵道提供具有一定压力的空气。

压气机：压气机的作用主要就是，将被风扇吸进来的空气加压加速后吹入燃烧室中。

压气机主要功用是：通过对空气压缩做功，提高空气压力，为气体膨胀提供条件，改善发动机经济性，提高发动机推力。

 

 

 

燃烧室：被压气机吹过来的空气，进入燃烧室之后当做氧化剂与燃料混合后进行燃烧。

燃烧室是涡扇发动机的重要部件，其功用是：将来自压气机的压缩气体通过与燃油混合燃烧，产生高温高压燃气，将化学能转换为热能，为涡轮做功提供能量来源。

导向叶片：从燃烧室出来的气流，经过导向叶片后，以最合适的角度吹向高压涡轮叶片。

高压涡轮叶片和涡轮盘：燃烧之后的高温高压高速气流，吹动高压涡轮叶片，并带动涡轮盘高速转动。而涡轮盘是直接固定在涡轮轴上的，也顺便带动涡轮轴转动，引起高压压气机的转动。

       位于燃烧室后的涡轮，将高温高压气体的焓转变为动能，并通过动叶旋转转变为涡轮功，当发动机处于稳态工作状态时，涡轮产生的功除去一部分用来克服摩擦做功，剩余功与压气机和风扇消耗功达到功率平衡。

 

 

 

低压涡轮叶片和涡轮盘：当高温高压高速气流，流经高压涡轮叶片时，会损失一些能量。进而流经低压涡轮叶片，吹动低压涡轮盘转动。而低压涡轮盘也是固定在涡轮轴上，其转动之后又引起低压压气机和风扇的转动。

加力燃烧室：经过低压涡轮叶片之后的，高温高压气流所具备的能量必然不如在燃烧室时的多，而进入加力燃烧室后，还会重新燃烧，提供更大的推力。

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