飞机的发动机小解

NTD

发动机概述
向大家说明 747-400 上的发动机系统.
GE CF6-80C2 发动机 :
CF6-80C2 是一具推力在 57000 磅左右的涡轮风扇引擎, 主要的性能参数如下 :
型号 General Electric CF6-80C2
推力 57180 磅
旁通比 5.15 :1
N1 (100%) 3280 rpm
N2 (100%) 9827 rpm
Max N! 117.5 % rpm
Max N2 112.5 % rpm
重量 9485 磅
长度 170 英吋 (432 cm)
直径 100 英吋 (254 cm)
至于其构造则以下图来说明



  
空气由进气口进入引擎, 首先会碰到风扇叶片.其实你可以直接把风扇想成是一个很多叶片
(共 38 片) 的螺旋桨, 外头用个整流罩包起来, 整颗引擎的推力有 80% 是由风扇提供.
通过风扇之后, 气流就兵分两路, 一部份从外侧的通道直接排到大气, 另一股靠近轴心的气
流则进入低压压缩器 (共四级压缩叶片), 经过压缩压力提高后准备进入高压压缩器.
引擎在设计时, 一般都以最大推力时的状况, 作为最佳化的考量. 但由于引擎转速随时会变
化, 在低转速时, 已非最佳化的状况, 进入低压压缩器的空气流量, 往往会超过高压压缩器
所能承受的流量, 这些多余的气流便会堵在高压压缩器入口, 造成进气不顺, 轻者推力降低,
振动变大, 严重的甚至造成引擎熄火. 为避免这种情况产生, 在高低压缩器之间设计有可变
旁通气门 (Variable Bypass Valve, VBV), 可随着转速的降低, 逐渐打开, 将多余的气量排
出.
高压压缩器共有 14 级, 其中前 5 级装有可变进气导片 (Variable Static Vane, VSV), 可
视进气速度及引擎转速, 调整进气导片的角度, 使进气顺畅避免产生压缩叶片失速的情况.
空气经过低 -- 高压压缩器后, 压力可提高到原来的 27.4 倍, 压缩比越高引擎的效率也越
好. 之后空气便进入燃烧室与燃油混合燃烧, 产生动力.
燃烧室出来的空气 (或者说是废气)接着便通过高压涡轮 ( 2 级) 及 低压涡轮 ( 5 级), 之
后便经过尾管排到大气中, 这部分喷射气流产生的推力, 约占总推力的 20%.
其中高压涡轮与高压压缩器是装在同一根轴上, 气流吹在涡轮上, 使涡轮转动, 就可带动压
缩器旋转, 产生压缩空器的功能. 低压涡轮与低压压缩器的关系也是如此 (风扇是与低压缩
器装在同轴上). 因此 CF6-80C2 是一具 两轴的发动机 (Rolls Royce 的 RB.211-524G/H 则
是属于三轴).
对于 "风扇--低压压缩器--低压涡轮" 这根轴, 一般称为 N1 轴, 而 "高压压缩器--高压涡
轮" 这根轴则称为 N2 轴. 此外对于 N1, N2 的转数, 通常都用百分比的方式来表示, 至于
100% 的转速是多少, 请参考前面的引擎参数列表.
至于为什么要用百分比的方式呢 ? 由于引擎最重要的功能是产生推力使飞机前进, 因此推力
应该是引擎最重要的参数, 但偏偏飞机上无法量测引擎推力, 因此工程师必需找一个能代表
推力的参数, 这样引擎控制系统才有一个可以参考的依据. 有些制造厂家是量测引擎 "进气-
-排气" 压力比 (Engine Pressure Ratio, EPR),来作为推力控制的依据 (如 Pratt &
Whitney), 而 GE 则采用 N1 转速来表示推力, 这时候 , 相信 N1 : 100%, 会比 N1 : 3210 rpm 的表示方法来得让人容易了解.

支呐

学习了.谢谢楼主讲解