苏联的三转子涡扇发动机
军用运输机发展及动力选型
军用运输机的巡航速度一般是陆上最快运输方式高铁速度的2～3倍，是海上运输速度的20倍以上，航程能达数千甚至上万千米，经空中加油后还可实施全球到达。
现代战争的快节奏、远距离、大机动，使得运输机的作用更加明显。
军用运输机是一种军用支援保障类飞机，主要承担实施兵力机动和后勤支援任务，可以快速将部队及其装备部署转移到目标区域，并为部署在前沿或前线作战的部队提供人员、装备和其他物资。
按照任务性质和能力的不同，军用运输机一般分为战略运输机和战术运输机两大类。
战略运输机主要承担远距离、大量人员、大中型装备的运输任务，有的还承担大规模空降任务。
战术运输机多在战区附近及战区以内承担近距离运输任务，一般为中小型飞机，短距起降性好，对机场条件要求低。
按最大起飞质量和有效载荷，运输机又可分为大、中、轻型3个类别。
起飞质量大于150t，有效载荷大于36t的通常为大型运输机，最大起飞质量小于40t、有效载荷小于9t的为轻型运输机，介于中间的为中型运输机。
最大起飞质量超过350t，载荷超过100t的，为重型运输机（具体分类见表1）。
表1 军用运输机分类军用运输机及其动力发展历程最早的军用运输机是在民用运输机的基础上发展起来的。
美国自1938 年开始将民航客机DC-3 改装为C-47A 军用运输机。
当时，世界上著名的军用运输机还有德国的容克斯52 和苏联的AHT-9 等。
但这些机型基本上都是从民用客机或轰炸机改装而来。
20世纪40年代，世界上最早广泛使用的全金属结构运输机是美国道格拉斯飞行器公司研发的C-47“空中火车”运输机，配装2台普惠公司的R-1830-90C活塞式发动机，起飞质量为11t，为轻型战术运输机，是第二次世界大战中的主要军用运输机。
20世纪40—50年代，美军装备了起飞质量33.5t的C-54“空中霸王”运输机，采用的是4台普惠公司的R-2000-7活塞式发动机。
随着发动机技术的变革，洛克希德-马丁（洛马）公司在20世纪50年代研制了C-130“大力神”中型多用途战术运输机，运载能力达到18t，起飞质量大约70t，其动力采用了涡桨发动机，代替当时使用活塞式发动机的中程运输机，提高了飞机的载荷、延长了飞机使用寿命。
航空发动机的发展历程
航空发动机的发展历程航空发动机是航空器飞行的动力装置，也是现代航空技术的核心之一。
它的发展历程可以追溯到19世纪末的内燃机时代。
本文将从早期的蒸汽动力到现代的高效涡轮发动机，为读者介绍航空发动机的发展历程。
一、蒸汽动力时代19世纪末，蒸汽机成为了最早的航空发动机。
法国工程师德尔夫尔提出了一种使用蒸汽推动的飞机设计，并于1884年成功试飞。
这标志着航空发动机的诞生。
然而，蒸汽动力的航空发动机存在着重量大、效率低等问题，无法满足航空器的需求。
二、内燃机时代20世纪初，内燃机的发明和发展推动了航空发动机的进一步发展。
德国工程师奥托·德尔夫尔斯于1892年发明了第一台四冲程汽油内燃机，为航空发动机的发展奠定了基础。
1903年，莱特兄弟的飞机首次成功飞行，他们采用了由自己改进的内燃机作为动力。
此后，内燃机逐渐成为了航空发动机的主流。
三、涡轮喷气发动机时代20世纪30年代，涡轮喷气发动机的出现彻底改变了航空发动机的格局。
1939年，德国工程师汉斯·冯·奥汉恩将涡轮技术应用于飞机发动机，成功研制出了世界上第一台喷气式发动机-HE S1。
涡轮喷气发动机以其高推力、高速度和高效率的特点成为了当时航空工业的宠儿。
四、涡扇发动机时代20世纪50年代，涡扇发动机的问世开创了航空发动机的新纪元。
涡扇发动机是在喷气发动机的基础上进一步发展而来的，它通过在喷气流前加装一个多级压气机和一个大直径的风扇来提高推力和效率。
涡扇发动机以其较低的噪音、较低的燃油消耗和较高的推力成为了现代喷气式飞机的首选发动机。
五、高温合金和复合材料的应用近年来，随着材料科学和工艺技术的进步，高温合金和复合材料在航空发动机中的应用越来越广泛。
高温合金能够承受高温和高压的环境，提高了发动机的工作效率和寿命。
复合材料的轻量化和高强度特性使得发动机更加节能环保。
六、研发新一代发动机当前，航空发动机的研发方向主要集中在提高推力、降低燃油消耗和减少噪音。
盘点全球十大民用涡扇发动机
盘点全球十大民用涡扇发动机来源:中国航空报波音和空客是全球民用航空飞机制造商中当之无愧的领跑者，而加拿大庞巴迪、中国商飞、日本三菱、俄罗斯伊尔库特等实力也不容小觑。
在民用航空市场竞争日趋激烈的今天，航空发动机的“核心”影响力始终不可动摇，它为民用客机的实用性、经济性提供了强劲的动力。
1.CFM公司 CFM56波音737若要说有史以来全球最成功的民用航空发动机，非CFM56莫属。
然而在CFM 公司成立的头十年间（1974年美国通用电气公司和法国斯奈克玛公司合资成立CFM公司），它的前景却令人堪忧。
80年代初，波音公司率先选用CFM56发动机为波音707客机提供动力，这为羽翼未丰的CFM公司带来了希望。
随后，波音公司选用CFM56-3为第二代波音737系列客机提供动力。
CFM56发动机成为了波音窄体客机的独家动力提供者，它的改进型Leap系列发动机则继续为波音737Max 提供动力。
80年代末，空客公司为A320客机选择动力装置，将目光放在了CFM56-5A发动机与国际航空发动机公司（IAE）的V2500发动机上。
CFM56-5A 的改进版本Leap系列发动机则与普惠公司的PW1100G发动机相互竞争，为空客A320neo客机提供动力。
此外，CFM56还是空客A340飞机的动力来源。
虽然是合资企业，两家发动机制造商需要各自负责发动机零件制造和产品的供应。
CFM56发动机分别在美国和法国都有自己的总装线。
2. 普惠JT8DMD-801964年，装载着普惠JT8D发动机的波音727-100客机完成了它的首飞。
该系列发动机共有8个型号，推力范围为62~76千牛。
除了为麦道MD-80飞机提供推力，JT8D发动机还为麦道DC-9客机、法国宇航公司SE210“快帆”客机和首批波音737客机提供动力。
如今，仍有2400台JT8D发动机在役。
3. 通用电气公司（GE） CF6波音747-200CF6发动机最早于1971年服役道格拉斯DC-10客机。
Д-27发动机简介
Д-27发动机概述结构形式:三转子桨扇发动机。
价格：300万美元（2004年）研制单位：乌克兰扎波罗什“进步”机械制造设计局用途：用于安-70、安-70T、安-180、别-42和其他改进起降性能的高经济性客机和货机。
Д-27发动机研制概况伊伏琴柯“进步”机械制造设计局（现为乌克兰扎波罗什“进步”机械制造设计局）于20世纪80年代中期对中等运输机和其发动机进行了充分调研后开始D-27发动机的设计工作。
该设计局与航空研究院的发动机和螺旋桨设计人员共同进行该发动机的研究和设计。
结果表明：由于使用中的常规涡轮螺旋桨发动机安装了大直径螺旋桨，不可能满足中等运输机对未来动力的要求，因此，需要设计一种新的发动机；如果采用小直径的螺旋桨，在高巡航速度下要提高发动机的效率，只有大大改进常规发动机的设计。
最后的结论是，需要研究一种介于螺旋桨和风扇之间的混合结构，这种结构与风扇和螺旋桨在设计上都不同，但看上去很像螺旋桨，这就是桨扇。
每种发动机都有它各自的优点和不足，试图将不同发动机的优点结合在一起可能会得到许多好处，但根据航空历史记载，许多故障都是这种结合造成的。
通过大量研究，设计人员基本确定了D-27发动机是什么样子和有什么样的基本部件。
这种构思导致D-27发动机的构型是同心轴式的发动机，并采用宽弦的弯刀形桨叶的桨扇。
桨扇不同于现有发动机采用的螺旋桨。
当现有螺旋桨转速为10000r/min时，叶尖气流相对速度达到声速，这对阻力和声学特性都不利。
桨扇的弯刀形桨叶有助于大大降低叶尖气流相对速度、气动阻力和声扰动。
双排对转桨扇具有高巡航速度时的高飞行效率的优点，与单排桨扇相比，双排桨扇的效率高10%。
双排桨扇还能大大减少出口气流扭转，这样在保证机翼周围气流流场和增加机翼升力的同时，进一步提高了效率。
另外，桨扇对转可使旋转负荷达到平衡，因此也减少了机身载荷。
通过大量研究和试验表明前排采用8个桨叶和后排采用6个桨叶的布局可达到最佳特性。
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机是一种应用广泛的航空发动机，它的工作原理是通过气流的压缩、
燃烧和推进来产生动力，推动飞机飞行。
涡扇发动机的工作原理相对复杂，但简单来说，它是通过气流的动力来推动飞机的。
首先，涡扇发动机通过进气口将空气引入发动机内部。
这些空气经过压缩机的
作用，被压缩成高压气体，然后进入燃烧室。
在燃烧室内，燃料被喷入高压气体中，并在点火的作用下燃烧，产生高温高压的燃气。
这些燃气被喷射到涡轮上，使得涡轮转动。
涡轮的旋转驱动压缩机，同时也驱动飞机的风扇。
风扇产生的气流经过涡扇发
动机的喷口，产生向后的推力，推动飞机前进。
这就是涡扇发动机的基本工作原理。
涡扇发动机的工作原理与传统的涡轮喷气发动机有所不同，它在风扇部分增加
了叶片，使得风扇产生的气流更大，推力更强。
这种设计使得涡扇发动机的效率更高，噪音更小，推力更大，因此在现代航空领域得到了广泛的应用。
涡扇发动机的工作原理虽然复杂，但是在实际应用中却表现出了高效稳定的特点。
它不仅推动了现代民航飞机的发展，也为军用飞机提供了强大的动力支持。
同时，涡扇发动机的不断改进也为航空业的发展带来了新的机遇和挑战。
总的来说，涡扇发动机的工作原理是通过压缩、燃烧和推进来产生动力，推动
飞机的飞行。
它的设计和工作原理使得它成为了现代航空领域中不可或缺的一部分，也为航空工程技术的不断发展提供了重要的支持和推动。
涡扇发动机的工作原理的深入了解，不仅有助于我们对航空发动机的认识，也有助于我们更好地理解现代航空技术的发展和应用。
苏联的三转子涡扇发动机
苏联的三转子涡扇发动机苏联的三转子涡扇发动机开题先从发动机喘振谈起。
发动机的喘振，实际上是发动机的压气机的喘振。
看一下轴流压气机的速度三角形气流的绝对速度C 是牵连速度U与相对速度W的矢量和。
牵连速度U就是叶片在压气机上转动的切线速度。
相对速度W是气流相对叶片的流动速度。
当流量降低，速度C减小，而转速U不变时，气流进入叶栅速度W的方向变化，从上图的红色方向变成黑色方向。
可以看到叶片相对气流的攻角增大，叶背出现气流分离，发生喘振。
气流沿着压气机轴向前后振荡运动，发动机熄火停车，甚至发生损坏，引起严重事故。
下面看几张讲述喘振的幻灯片或截图。
至此，应该进入三转子发动机的正题了。
采用三转子结构，可以防喘振。
除去这个因素以外，吸引人们采用三转子结构还有第二个重要原因。
大家知道，从工程热力学可以得知，热力循环的压缩比越高，发动机的热效率也越高。
因而涡扇发动机压气机的压缩比不断提高，从早期的小于10，发展提高到现代的30—40，罗罗公司的遄达XWB 整体压缩比达到52。
压缩比大幅度提高，三转子结构容易达到数倍增加的压气机高压缩比，还具有优良的防喘振能力。
三转子结构的采用，还有第三个原因，高亚音速大型客机和货机，喜欢配备高旁通比的涡扇发动机。
高旁通比，意味着发动机排出气体的流量显著增大，而喷气射流的速度相对降低。
对于讲究效益的大型运输飞机，低旁通比、高喷流速度的一般涡扇发动机的推进效率低，当然消耗燃料更多。
关于推进效率，人们推导出来的公式是：推进效率= 传给飞行器的推进功率/ 进排气的机械能之差根据计算可知，发动机的推进效率仅与进气速度（等于飞机飞行速度）和排气速度有关：2推进效率= ———————————1+排气速度/进气速度可以看出，当涡扇发动机排气速度等于飞机飞行速度时推进效率等于“1”或百分之百。
排气速度高于飞行速度时推进效率降低。
飞机刹车停在跑道上，发动机油门再大，排气速度再高，推力再大，推进效率还是等于“0”。
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机是一种现代飞机上常见的动力装置，其工作原理是通过压气机、燃烧室、涡轮和喷管等部件的协同作用，将燃料燃烧产生的高温高压气体转化为喷射出去的高速气流，从而产生推力推动飞机前进。
首先，压气机起到了将大气中的空气压缩的作用。
当飞机运行时，进气口会将大量空气引入压气机中，压气机中的叶片会将空气压缩，使其密度增加，同时也增加了空气的压力和温度。
其次，压缩后的空气会进入燃烧室进行燃烧。
在燃烧室中，燃料会与压缩空气混合并点燃，产生高温高压的燃气。
这些燃气会不断膨胀，从而驱动涡轮的转动。
涡轮是涡扇发动机中的关键部件，它由高压涡轮和低压涡轮组成。
高温高压的燃气会驱动高压涡轮转动，而高压涡轮则通过轴将动力传递给压气机，帮助压气机继续压缩空气。
低压涡轮则会通过轴将动力传递给飞机的风扇。
最后，通过喷管将高速气流喷射出去。
在涡扇发动机中，风扇
是产生推力的主要部件。
当低压涡轮传递动力给风扇时，风扇会产生大量的高速气流，这些气流通过喷管喷射出去，产生的反作用力则推动飞机向前飞行。
总的来说，涡扇发动机的工作原理是通过将空气压缩、燃烧和膨胀的过程转化为高速气流的喷射，从而产生推力推动飞机前进。
这种动力装置不仅效率高，而且噪音小，是现代飞机上常见的动力装置之一。
世界三大航空发动机企业技术发展历程
世界三大航空发动机企业技术发展历程[摘要]：自从莱特兄弟通过动力飞行实现人类的飞行梦想，人类从此不断挑战飞行的极限，而航空发动机技术的进步是保证这一挑战实现的动力基石。
百年来，航空发动机市场波诡云谲，而岿然屹立的却有三大航空发动机企业。
继承与发展、合作与竞争、创新与保守，究竟是什么锤炼了这三个强企的成功？[关键词]：航空发动机技术发展历程罗·罗公司通用电气普·惠公司中图分类号：v211.6 文献标识码：v 文章编号：1009-914x（2012）32- 0507-01一、罗尔斯·罗伊斯（rolls·royce）公司罗·罗公司创立于1904年，早期从事活塞发动机的设计、制造、生产。
一战爆发后，罗·罗公司凭借着丰富的机械经验转入航空发动机领域并推出梅林发动机，经过涡轮增压、采用空气冷却器和燃油喷射装置及高辛烷值航空汽油，发动机功率可达2050马力。
二战中，梅林发动机装备在喷火、飓风、野马战斗机上，名噪一时。
伴随着对活塞发动机改进的同时，公司高层开始关注惠特尔的喷气发动机概念，并在1942年取得喷气发动机发明，开启了罗·罗公司的航空喷气发动机时代。
1944年，罗·罗公司开始研制推力达2210dan的“尼恩”喷气发动机，同年十月即试车成功，成为当时最为著名的喷气发动机。
罗·罗公司另一个卓越贡献是：开发了世界上第一种投入使用的涡扇发动机——rb80“康威”。
罗·罗公司又以“康威”为基础又开发了一种更小的发动机——rb163“斯贝”。
“斯贝”采用和“康威”相同的双转子结构和低涵道比设计，推力达5450dan。
“斯贝”发动机是英国航空发动机发展史上的里程碑，大修间隔达10000小时，极大降低了维护成本。
20世纪60年代后期民用航空业蓬勃发展，为此罗·罗公司应市场需求发展了高涵道比涡扇发动机rb211。
涡扇发动机工作特点，以及双转子、三转子涡扇发动机
涡扇发动机工作特点，以及双转子、三转子涡扇发动机双转子涡轮风扇发动机有两个只有气动联系、且具有同心轴转子的涡轮风扇发动机。
其工作原理和结构特点与双转子涡轮喷气发动机基本相同。
在双转子涡轮风扇发动机中，由于风扇后的压气机进口空气压强为风扇出口的压强，比大气压强高许多，因此称该压气机为高压压气机。
在燃烧室后、驱动高压压气机的涡轮则称为高压涡轮，由高压压气机转子与高压涡轮转子组成高压转子；位于高压涡轮后、驱动风扇的涡轮称为低压涡轮，由风扇转子与低压涡轮转子组成低压转子。
目前世界上绝大部份涡轮风扇发动机都采用这种结构形式。
法国的M53是目前世界上唯一还在服役的单转子涡轮风扇发动机。
三转子涡轮风扇发动机有三个只有气动联系、且具有同心轴转子的涡轮喷气发动机。
其工作原理和结构特点与双转子涡轮风扇发动机基本相同。
只是将高压压气机又分为中压、高压两个转子，分别由中压、高压两个涡轮转子带动。
图5-4为三转子涡轮风扇发动机转子的示意图，可以看出，在发动机中部，连接高压压气机和高压涡轮的轴直径很大，以便中、低压涡轮轴能从中穿过，最后形成三个转子的轴一个套一个，结构比较复杂，但采用三转子结构的涡轮风扇发动机性能却较好、零件数目少、重量也轻些。
目前世界上只有少数几种涡轮风扇发动机采用这种结构形式。
英国罗·罗公司在三转子发动机研制方面有特长。
第一种实用的三转子发动机是RB-211民用高涵道比涡轮风扇发动机，在此基础上他们又发展了遄达系列发动机；此外，还有英、德、意三国联合研制的RB-199军用加力涡轮风扇发动机；前苏联的D-18T、D-36、D-436民用高涵道比涡轮风扇发动机，以及美国联信公司的ATF-3齿轮传动的涡轮风扇发动机。
它们的总增压比高，都在20以上。
涡轮风扇发动机的工作特点在涡轮风扇发动机中，由高压涡轮出来的燃气先在低压涡轮中膨胀作功，然后再到尾喷管中膨胀加速，由于在低压涡轮中已将高压涡轮出来的燃气能量用掉很多。
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机是一种喷气式发动机，其工作原理如下：
1. 压气机：涡扇发动机的前部是一个压气机，它由一系列旋转的压气机叶片组成。
当发动机启动时，压气机将大量的空气吸入并压缩。
2. 燃烧室：压缩后的空气进入燃烧室，与喷射进来的燃料混合并点火燃烧。
这产生的燃气能量释放出高温高压的气体。
3. 高压涡轮：燃烧后的气体释放出的能量驱动高压涡轮旋转。
高压涡轮通常与压气机通过一个轴连接，它抽取了一部分燃气能量以驱动压气机的旋转。
4. 推进喷口：经过高压涡轮后，喷出高温高速的气体通过推进喷口喷射出去产生推力。
通常涡扇发动机还会通过一个喷管将一部分气体绕过喷口再排出，以产生辅助的推力。
5. 低压涡轮：推进喷口前面通常还有一个低压涡轮，它由高压涡轮后部的气体驱动。
低压涡轮的旋转进一步提取了一部分能量，用来驱动压气机和其他辅助设备的运行。
总的来说，涡扇发动机工作原理是通过将压气机压缩的空气与燃料混合并燃烧，产生高温高压的气体，然后利用高压涡轮和低压涡轮的旋转将能量转化为推力，推动飞机前进。
有关涡扇发动机的介绍
有关涡扇发动机的介绍涡轮风扇喷气发动机结构示意图：有关涡扇发动机的介绍引子:涡扇发动机是喷气发动机的一个分枝，从血原关系上来说涡扇发动机应该算得上是涡喷发动的小弟弟。
从结构上看，涡扇发动机只不过是在涡喷发动机之前（之后）加装了风扇而已。
然而正是这区区的几页风扇把涡喷发动机与涡扇发动机严格的区分开来。
涡扇发动机这个“小弟弟”仗着自已身上的几页风扇也青出与蓝。
现代的军用战斗机要求越来越高的机动性能，较高的推重比能赋予战斗机很高的垂直机动能力和优异的水平加速性能。
而且在战时，如果本方机场遭到了对方破坏，战斗机还可以利用大推力来减少飞机的起飞着陆距离。
比如装备了F-100-PW-100的F-15A当已方机机的跑道遭到部分破坏时，F-15可以开全加力以不到300米的起飞滑跑距离起飞。
在降落时可以用60度的迎角作低速平飞，在不用减速伞和反推力的情况下，只要500米的跑道就可以安全降落。
更高的推重比是每一个战斗机飞行员所梦寐以求的。
但战斗机的推重比在很大和度上是受发动机所限--如果飞机发动机的推重比小于6一级的话，其飞机的空战推重比就很难达到1，如果强行提高飞机的推重比的话所设计的飞机将在航程、武器挂载、机体强度上付出相当大的代价。
比如前苏联设计的苏-11战斗机使用了推重比为4.085的АЛ-7Ф-1-100涡喷发动机。
为了使飞机的推重比达到1，苏-11的动力装置重量占了飞机起飞重量的26.1%。
相应的代价是飞机的作战半径只有300公里左右。
而在民用客机、运输机和军用的轰炸机、运输机方面。
随着新材料的运用飞机的机身结构作的越来越大，起飞重量也就越来越大，对发动机的推力要求也越来越高。
在高涵道比大推力的涡扇发动机出现之前，人们只能采用让大型飞机挂更多的发动机的方法来解决发动机的推力不足问题。
比如B-52G轰炸机的翼下就挂了八台J-57-P-43W涡喷发动机。
该发动机的单台最大起飞推力仅为6237公斤（喷水）。
如果B-52晚几年出生的话它完全可以不挂那么多的发动机。
涡扇发动机的结构
涡扇发动机的结构涡扇发动机是一种高效的喷气式发动机，广泛应用于商用飞机、军用飞机和直升机中。
涡扇发动机的结构包括压气机、燃烧室、涡轮和喷嘴等部件。
本文将对涡扇发动机的结构进行详细介绍。
1. 压气机压气机是涡扇发动机的关键部件之一，它将空气压缩并送入燃烧室。
涡扇发动机通常采用多级轴流压气机，由数个级组成。
每个级都包括一个转子和一个定子，转子上有许多由叶片组成的叶轮，而定子上则有相应数量和位置的导叶。
多级轴流压气机对于空气的压缩效率较高，因此涡扇发动机的推力和燃油效率都会得到提高。
2. 燃烧室燃烧室将燃料和空气混合并点燃，产生高温高压的气体，通过涡轮驱动压气机和飞行器飞行。
燃烧室通常采用环形燃烧室或多腔燃烧室。
环形燃烧室是比较常见的结构，其内部环绕着涡轮，气体经过燃烧后进入涡轮，产生动力驱动飞行器前进。
多腔燃烧室则具有更高的燃烧效率，但结构复杂。
3. 涡轮涡轮是涡扇发动机的核心部件之一，其作用是驱动压气机和辅助系统。
涡轮由高温气体推动，因此材质需要具有高温、高强度、高耐磨性和高抗拉应力的特点。
涡轮通常由多个级别的叶轮组成，每级涡轮都可以抽取一部分燃烧室气流来驱动，从而提高涡轮的效率。
4. 喷嘴喷嘴是涡扇发动机的出口，喷嘴的结构和气流的形状对发动机推力、节能和噪音水平有很大的影响。
喷嘴分为静态喷嘴和动态喷嘴两种。
静态喷嘴通常用于小型军用和商用飞机，而动态喷嘴则用于大型飞机和军用战斗机中。
动态喷嘴能够根据需要自动调整出口宽度，从而保持发动机在不同高度和速度条件下的最佳性能。
综上所述，涡扇发动机的结构是复杂的、多组件的系统。
各个部件间必须协同工作来保证发动机运行的高效和稳定。
随着科技的不断进步，涡扇发动机的结构和性能也将不断演进和完善，以满足乘客和军队对高质量空中交通的需求。
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机工作原理
涡扇发动机是一种高效的航空发动机，它采用了涡轮增压和扇叶推进的结合，
具有较高的推力和燃油效率。
下面我们将详细介绍涡扇发动机的工作原理。
首先，涡扇发动机由压气机、燃烧室、涡轮和喷气推进器四部分组成。
当飞机
起飞时，涡扇发动机的压气机负责将大量空气压缩，然后送入燃烧室。
在燃烧室内，燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
这些高温高压的燃气通过涡轮，驱动涡轮旋转，同时也带动压气机的旋转，形成循环。
接着，涡扇发动机的特点之一就是具有大直径的风扇。
风扇位于发动机的前部，通过风扇叶片将大量的空气吸入，然后加速后排出。
这个过程形成了高速的气流，产生了额外的推力，提高了发动机的推进效率。
同时，风扇还能够将外界的噪音减小，使得飞机的噪音水平大大降低。
最后，喷气推进器则是涡扇发动机的最后一个部分。
它将燃烧后的高温高压燃
气排出，并且加速，产生了向后的推力。
这个推力推动了飞机向前飞行，实现了飞机的动力来源。
总的来说，涡扇发动机通过压气机压缩空气，燃烧室燃烧混合气体，涡轮驱动
压气机和风扇，最终通过喷气推进器产生推力，推动飞机飞行。
它的工作原理简单清晰，但却是航空发动机领域的重要突破，为飞机的高效、安全飞行提供了强大的动力支持。
在实际应用中，涡扇发动机已成为现代喷气式飞机的主要动力装置，其高效、
低噪音、大推力的特点受到了广泛的认可。
相信随着科技的不断进步，涡扇发动机将会在未来取得更大的突破和发展，为航空业带来更多的创新和进步。
侧卫之心——俄罗斯AL-31F航空发动机
侧卫之心——俄罗斯AL-31F航空发动机苏-27侧卫，它在笔者眼中，是最厉害的战斗机，没有之一。
其超强的机动性简直无可比拟，简直就是神来之手。
那眼镜蛇机动，简直就是炫技啊！谈到苏-27，除了翼身融合，超机动性，重型战斗机，实战检验等名字，还有一个就是其动力来源，侧卫之心——AL-31F航空发动机。
今天，小编就和大家一起看看AL-31F发动机的前世今生。
AL-31F属于第四代航空发动机，属于加力大推力涡扇航空发动机。
其由留里卡设计局在1976-1985年间研制的，留里卡设计局，就是现在的“土星”科研生产联合体，是前苏联，现在的俄罗斯的主要战斗机设计局。
AL-31F在研制中，遇到了非常多的难题。
据悉，在1976-1985年间，总共解决了685个难题，获得了128项专利，地面测试加试飞，一共用了51台发动机。
起初，发动机设计有4级风扇，12级高压压气机，2级高压涡轮和2级低压涡轮，一共20级，但是相当的超重，重量达到了1600kg，推力却只有11000daN。
在因重量进行大改之后，高压压气机改为9级，高低压涡轮改为1级，重量最终为1530kg，推力为12258daN，涡轮进口温度达到了1392℃。
以AL-31F为核心机，产生了大量的该型，其中也不乏带有矢量喷管的改进型，包括AL-31FN，还有安装在苏-37和苏-30MK机上的AL-31FP发动机。
此外，还改装出了AL-31ST煤气泵用燃气轮机和AL-31STS发电用燃气轮机。
AL-31FNAL-31FP发动机AL-31F为双转子涡扇发动机。
其采用了全钛合金的风扇，4级轴流式设计，还有多达23个可变弯度的进口导流叶片。
进气机匣也是钛合金结构。
前面3级转子叶片带有阻尼凸台，4级转子叶片对应外机匣，开有400个斜槽，用来提高风扇的稳定工作裕度。
高压压气机是9级轴流式，1~3级和4~6级转盘均用电子束焊焊接在一起，也是钛合金结构。
7~9级与第6级用螺栓连接在一起，材料为耐热合金。
飞机发动机的发展历程
飞机发动机的发展历程飞机发动机是现代航空工业中最重要的关键技术之一，航空发动机的发展对飞机的运行性能和航程都有着决定性的影响。
下面我们将从早期的蒸汽动力飞机到现代的喷气发动机来回顾飞机发动机的发展历程。
早在19世纪末，人们就开始探索用于飞行的动力，最早的飞机发动机是蒸汽动力。
1884年，英国工程师霍普基尔斯（Herbert Akroyd Stuart）发明了一种蒸汽发动机，称为霍普基尔斯循环发动机。
这种发动机结构简单，但效率低下，无法满足飞机的需求。
随着内燃机的出现，飞机的动力问题得到了解决。
1903年，美国兄弟莱特成功制造出第一架能够自由起降的飞机，他们使用的是自制的内燃发动机。
这一成功标志着飞机发动机的革命性进步，蒸汽动力逐渐被淘汰。
接下来的几十年间，飞机发动机的发展经历了不断改进和革新的过程。
1920年代，涡轮喷气发动机的原型出现。
1930年代，西方国家基本确定了涡轮喷气发动机的发展方向，并相继投入使用。
第二次世界大战期间，喷气发动机得到了大规模的发展和应用。
德国人发明了双流涡轮喷气发动机，并应用在他们的喷气式战斗机上，使其性能大幅度提升。
同一时期，美国人则发明了涡轮螺旋桨发动机，用于提高战斗机的升力和速度。
战后，喷气发动机得到了更加广泛的应用。
20世纪50年代，苏联科学家发明了高空高速飞机的涡轮喷气发动机，使得飞机的续航能力大大增加。
同时，各国纷纷研发改进和新型的喷气发动机，使得飞机的性能水平达到了一个新的高度。
到了20世纪60年代，人们又开始试图开发更高级别的发动机。
1969年，美国的勃兰登·雅各布斯的研发团队在喷气发动机上进行了一次重大的突破，发明了涡扇发动机。
这一发动机搭载在了波音747飞机上，成为了世界上第一架商用的宽体喷气飞机。
涡扇发动机的出现使得大型飞机的运输效率大大提高。
从那时起，喷气发动机在不断发展和创新，并得到了广泛应用。
现代的喷气发动机在结构和材料上有了巨大的突破，使得飞机的性能进一步提高。
三转子涡扇发动机结构
三转子涡扇发动机结构
三转子涡扇发动机是在双转子涡扇发动机风扇和高压压气机这两个转子的基础上，插入了一组“中压压气机”，风扇、中压压气机和高压压气机分别由低压、中压、高压涡轮以各自不同的转速驱动。
三转子发动机的结构比较复杂，在发动机中部，连接高压压气机和高压涡轮的轴直径很大，以便中、低压涡轮轴能从中穿过，最后形成三个转子的轴一个套一个。
这种结构使得发动机性能较好、零件数目少、重量也轻，但也使其结构更加复杂。
三转子涡扇发动机的优点在于可以使叶片材料所承受的温度大幅降低，从而提高发动机的使用寿命和可靠性。
这种冷却空气用的预旋导向叶片在很多发动机中得到了广泛应用。
为什么罗罗公司唯独研制三转子涡扇发动机？
为什么罗罗公司唯独研制三转子涡扇发动机？双转子发动机的缺点是风扇以及后续的增压级直径较大，转速不能太高，在发动机后面不得不匹配多级的低压涡轮以使得风扇的转速可以尽可能降低到最优的转速。
这个问题的一个解决思路便是三转子，罗罗的看家本领。
你可以理解为再给风扇配一个涡轮驱动，使得低压、中压和高压三个转子都能尽可能的工作在最优的转速。
但这样也会导致另外的问题，多一个轴就要多至少一个轴承，对发动机的可靠性，体积，布局和重量等都会提出挑战。
而罗罗的三转子发动机是被竞争对手逼起来的。
因为军品市场规模有限，民航的北美合作伙伴又先考虑本国的GE和PW。
面对这种尴尬的局面，罗罗决定凭借自己的真本事憋大招那就是——三转子发动机。
当然，多一个转子就预示这多一个核心机，也就在匹配度上更难把握。
空气在发动机内的压力是不一样的。
压气机进气口压力小，压气机出口压力大。
轴流式压气机的转速和叶片与气流的角度应该随压气机的空气压力变化而相应变化。
这样的压气机效率才是最高的。
在实际情况下，叶片是不可调的，只能靠调节转速来适应空气压力变化。
单轴的压气机，转速一样，为适应空气压力变化，只能使叶片角度不一样。
尽量适应不同功率下的转速。
这样的压气机级数不能太多，多了的话低压工作条件好，高压就差，反之高压工作条件好，低压就差。
单转子压气机对空气压缩的程度就受到限制。
供给燃烧室的空气就有限，发动机推力就有限。
提高压气机单级叶片的压缩比也是有限的，也涉及到不同转速下的工作状态问题。
为了解决多级压气机的高低压级之间的问题，把压气机分成两部分：高压段和低压段，让它们分别在不同的转速下运转。
只要解决了高低压段的气流耦合，就可以提高空气压缩比，增加发动机推力。
这就是双转子涡轮喷气发动机。
第二代战斗机一般都采用双转子发动机，唯一例外的是J79发动机采用单转子。
不过J79发动机的部分静子叶片是可调的。
借以改善不同转速时的工作状态。
双转子压气机使得双涵道发动机有了可能。
RB211发动机
诞生过程
背景
设计
测试
在1966年，美国航空宣布他们需要一种座英里成本更低的新型双发中短程客机。而飞机制造商们希望能再有 至少一家航空公司赞同这种主意，他们才进行开发。恰好美国东方航空对此也有兴趣，不过他们希望这种新飞机 拥有更长的航程，而在那个时代，对于这种长航程客机的必须使用三发来满足冗余度的需求。其他航空公司也还 是对三发的客机感兴趣。洛克希德公司和道格拉斯公司各自推出了自己的新型飞机：L-1011三星飞机和DC-10。 这两款飞机都是300座级三发宽体双通道，能横跨美洲大陆的中远程客机。
到了1970年9月，罗尔斯·罗伊斯向英国政府报告，RB211的开发已经花掉1.703亿英镑——几乎是原计划的 两倍。此外，RB211的制造成本预估已经超过英镑该项目正在进入危机。
系列产品
RB211-22系列
RB211-524系列
RB211-535系列
-535E4不但使用了新型中压压气机，而且率先使用了宽弦无凸肩（凸台）空心叶片，这使得风扇气动效率有 所提高，并降低了生产成本。除此之外，它也使用了许多新材料，比如使用在高压压气机和风扇上的钛合金，使 用在发动机短舱上的碳纤维复合材料。而其后的发动机又配备了一些来自-524系列的新功能，比如FADEC。
系列介绍
20世纪 60年代末，随着宽体客机的出现，罗尔斯·罗伊斯公司开始为洛克西德·马丁公司的 L-1011 （ TriStar ）客机发展 RB211发动机。该发动机采用独特的三转子涡扇概念，罗尔斯·罗伊斯公司为此投入巨 额资金，但这种发动机的发展并不顺利，并导致罗尔斯·罗伊斯公司陷入了财务危机并最终破产，于 1971年被 收为国有。（到 1987年，罗尔斯 ·罗伊斯公司重新归为私有）随后的破产改组，政府将航空发动机部分独立出 来，其重新恢复生机。 RB211发动机系列对此前产生的问题经过不断改进后也逐渐受到市场的欢迎，三转子的特 点也得以显现，可使发动机的机械简化，与同级别发动机相比，具备更少的级数、更少的组成零件及简单的系统， 可靠性较高，也有利于日后的维护。
涡扇发动机原理
涡扇发动机原理
涡扇发动机是一种常见的航空发动机，其工作原理是通过将高速旋转的风扇产生的气流与高速喷出的燃烧气体相结合，从而产生推力。
涡扇发动机主要由压气机、燃烧室、涡轮和风扇组成。
在工作时，空气先经过压气机被压缩，然后通过燃烧室与燃料混合并燃烧，释放出能量。
燃烧气体在高速喷出过程中通过涡轮，使得涡轮高速旋转。
旋转的涡轮带动压气机和燃烧室，形成一个闭合的循环。
与此同时，涡轮还带动风扇旋转。
风扇通过高速旋转产生的气流从后方进入，经过压缩后从前方喷出，产生的推力是涡轮产生的推力的主要来源之一。
通过合理调节涡轮和风扇的旋转速度比，可以提高发动机的推力效率。
涡扇发动机相对于传统的喷气发动机具有较高的推力和燃油效率。
它的工作原理使得发动机产生的噪音较小，适用于商用飞机等领域。
在航空技术的发展中，涡扇发动机被广泛应用，并不断进行改进，以提高推力效率和燃油经济性。
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苏联的三转子涡扇发动机开题先从发动机喘振谈起。
发动机的喘振，实际上是发动机的压气机的喘振。
看一下轴流压气机的速度三角形气流的绝对速度C 是牵连速度U与相对速度W的矢量和。
牵连速度U就是叶片在压气机上转动的切线速度。
相对速度W是气流相对叶片的流动速度。
当流量降低，速度C减小，而转速U不变时，气流进入叶栅速度W的方向变化，从上图的红色方向变成黑色方向。
可以看到叶片相对气流的攻角增大，叶背出现气流分离，发生喘振。
气流沿着压气机轴向前后振荡运动，发动机熄火停车，甚至发生损坏，引起严重事故。
下面看几张讲述喘振的幻灯片或截图。
至此，应该进入三转子发动机的正题了。
采用三转子结构，可以防喘振。
除去这个因素以外，吸引人们采用三转子结构还有第二个重要原因。
大家知道，从工程热力学可以得知，热力循环的压缩比越高，发动机的热效率也越高。
因而涡扇发动机压气机的压缩比不断提高，从早期的小于10，发展提高到现代的30—40，罗罗公司的遄达XWB 整体压缩比达到52。
压缩比大幅度提高，三转子结构容易达到数倍增加的压气机高压缩比，还具有优良的防喘振能力。
三转子结构的采用，还有第三个原因，高亚音速大型客机和货机，喜欢配备高旁通比的涡扇发动机。
高旁通比，意味着发动机排出气体的流量显著增大，而喷气射流的速度相对降低。
对于讲究效益的大型运输飞机，低旁通比、高喷流速度的一般涡扇发动机的推进效率低，当然消耗燃料更多。
关于推进效率，人们推导出来的公式是：推进效率= 传给飞行器的推进功率/ 进排气的机械能之差根据计算可知，发动机的推进效率仅与进气速度（等于飞机飞行速度）和排气速度有关：2推进效率= ———————————1+排气速度/进气速度可以看出，当涡扇发动机排气速度等于飞机飞行速度时推进效率等于“1”或百分之百。
排气速度高于飞行速度时推进效率降低。
飞机刹车停在跑道上，发动机油门再大，排气速度再高，推力再大，推进效率还是等于“0”。
飞机没有运动，速度为零，推力再大，推进功率也是零，推进效率当然也是零。
原来的涡喷或涡扇发动机，排气速度都相当高。
采用高旁通比，利用风扇加大流量，排气速度降低到接近高亚音速客机的飞行速度，能够得到更好的推进效率。
这就是采用高旁通比涡扇发动机的现代高亚音速客机相当节省燃油的原因。
当旁通比增大，风扇直径大大增加时，风扇的适合的转速当然要显著降低，这样的转速与压气机适合的转速的差别很大。
例如GE90涡轮风扇发动机的风扇叶尖切线速度371m/s。
风扇转速为2304r/min。
高压压气机叶尖切线速度为455m/s，转速为10396r/min。
转速相差四倍。
再以以CFM-56涡扇发动机为例，风扇转子最高转速为5000 r/min 左右，而高压转子最高转速达到15000Rr/min相差三倍。
这种情况下，再增设一个更低转速的风扇转子，形成三转子发动机当然受到欢迎。
三转子结构，共轴安排三个转子。
内轴是低压涡轮带动风扇，转速最低。
中轴是中压涡轮带动低压压气机，转速较高。
外轴是高压涡轮带动高压压气机，转速最高。
与双转子涡扇发动机相比，它的三个转子可分别在最佳转速下工作，使转子级数、叶片数和可调叶片数减少。
由于转子级数少，转子可较短，提高转子刚性，减小性能衰退率。
简而言之，防止喘振、高压缩比、高旁通比、适合转速的巨大差别这四个因素支持三转子发动机的发展。
但是，三转子结构，内、中、外三个套轴高速、大功率旋转，在结构动力学方面，尤其是振动、共振、过临界转速、三个转子的统筹控制等方面，技术难度难以想象。
因此直到现在，三转子结构仍然是严重的技术挑战，也是技术水平的非凡标志之一。
英国罗罗公司研制生产出世界第一种三转子结构的RB—211涡扇发动机。
后来又发展出RB—199以及现在的遄达涡扇发动机。
遄达—875风扇直径为2794mm。
若叶尖速度为400 m / s (CFM-56风扇5000 rpm 最高转速时的轮缘速度)，则相应的转速为2700 rpm。
RB-211三转子涡扇发动机结构示意图，摘自北航课件并标注Trent 900 三转子涡扇发动机结构图遄达—700发动机高压压气机转速为10000 rpm，中压压气机转速为7000 rpm。
有报导遄达—1000的风扇转速为2700rpm. （“#3 The 112″fan spins at over 2700 RPM with tip speeds over 900 mph, but the blades inside the engine spin at 13,500 RPM with tip speeds topping 1200 mph. ”摘自《Ten Interesting Facts about the Rolls-Royce Trent 1000 Engines Used on the Boeing 787 Dreamliner 》）。
实际上，中压与高压转子主要用来维持发动机的压气机的正常运转。
涡扇发动机产生的推力，当旁通比大于4时，八成以上由风扇贡献。
由于科学技术发达的美国至今也没有三转子涡扇发动机出现，所以很多人以为三转子涡扇发动机只有英国一个国家独揽。
实际上世界上还有另外一个国家也掌握了三转子涡扇发动机这项顶尖技术，而且研制成功并投入生产了诸多型号的三转子涡扇发动机，这个国家就是原来的苏联。
苏联解体以后，这项技术分别落到俄罗斯和乌克兰两国。
下面介绍原苏联，现在俄罗斯与乌克兰的几种三转子涡扇发动机。
原苏联有多个航空发动机设计局，但是研制成功三转子涡扇发动机的的是其中的两个。
一个是库兹涅佐夫设计局，另外一个是伊夫琴科设计局。
前者的产品编号往往是俄文字母的НК－（英文文献写成NK —）,Н是库兹涅佐夫的名字“尼古拉”的俄文字头，К是库兹涅佐夫的姓的俄文字头。
后者产品编号早期多使用俄文字母ΑИ—（英文文献写成AI—），A是航空发动机的俄文字头，И是俄文伊夫琴科的字头。
伊夫琴科设计局的产品，后来就不一定使用伊夫琴科的字头了，他们的产品许多使用俄文字母Д—打头编号（英文文献写成D—）。
俄语“发动机”的字头也是Д。
现在，库兹涅佐夫设计局在俄罗斯。
伊夫琴科设计局在乌克兰。
库兹涅佐夫设计局的三转子发动机产品，著名的有HK-321、HK-93等。
伊夫琴科设计局的三转子发动机产品有Д-18T、Д-36等。
库兹涅佐夫设计局的三转子发动机HK-321，HK-93。
1，HK-321三转子涡扇发动机HK-321三转子涡扇发动机HK-321 (NK-321) 三转子涡扇发动机HK-321是前苏联库兹涅佐夫设计局(现为萨马拉“劳动”科研生产联合体)研制的三转子加力式涡轮风扇发动机，用于图—160远程超音速轰炸机。
图-160是前苏联图波列夫设计局设计的四发变后掠翼战略轰炸机，用于替换米亚-4和图-95执行战略突防轰炸任务。
“海盗旗”(Blackjack)是西方给予该机的绰号。
动力装置四台HK-321涡扇发动机，单台加力推力245千牛(25000公斤)。
四台发动机分成两对分别安装在机翼固定段下，每对发动机有水平楔形进气道，尾喷管伸在机翼后缘之外。
有空中加油能力。
HK-321还曾经准备用于图－144LL 超音速客机。
图-160 海盗旗超音速变后掠翼战略轰炸机图-160飞机和HK-321三转子涡扇发动机HK-321的设计工作于1977年前后开始，在HK-32燃气发生器的基础上发展而来。
1980年第一台HK-321原型机试验，1986年投入生产。
HK-321的结构和系统风扇3级轴流式。
第1级设计时考虑使雷达反射信号最小。
中压压气机5级轴流式。
高压压气机7级轴流式。
压缩系统材料为钛、钢和镍基合金(后面级)。
燃烧室环形。
蒸发式喷嘴，无可见冒烟。
出口温度场非常均匀。
高压涡轮单级轴流式。
直径1000mm。
转子叶片为气冷，用单晶材料制造。
中压涡轮单级轴流式。
定向凝固材料叶片。
低压涡轮2级轴流式。
定向凝固材料叶片。
加力燃烧室按在最小红外信号特征条件下达到最高效率和推力设计。
尾喷管多瓣混合器，收敛－扩张喷管。
控制系统电气式，带机械液压备份，正在研究改为全权数字式电子控制系统。
HK-321的技术数据最大起飞推力(daN)24500中间推力(daN)13720推重比约7.35空气流量(kg/s)365涵道比 1.4总增压比28.4涡轮进口温度(℃)1357长度(mm)约6000直径(mm)1460 (进口)质量(kg)约34002，HK-93函道桨扇发动机HK-93是一种新型、独特的函道桨扇发动机，桨扇发动机也可以称为无限涵道比的涡扇发动机。
桨扇发动机的风扇外面没有函道包围。
HK-93具有桨扇发动机那样巨大直径的桨，其尺寸远远超过一般的涡扇发动机的风扇，而且就是双重对转的前后两桨。
前桨8叶，后桨10叶。
某种程度上有些类似早年HK-12大功率涡轮螺桨发动机的双重对转四叶螺旋桨。
HK-93的低压压气机经过传递功率22370KW的减速器驱动桨扇，这也与HK-12经过减速器传动相似。
但是在这个大直径的桨的外面又罩上了外函。
结果其函道比达到16.6这一巨大数值。
对于这种结构特殊的发动机，称之为“函道桨扇发动机”，但是也有人还是将它称为涡扇发动机。
HK-93桨扇发动机结构HK-93桨扇发动机结构示意图HK-93是俄罗斯萨马拉“劳动”科研生产联合体(前苏联库兹涅佐夫设计局)研制的一种当今世界上最大的桨扇发动机。
其三转子齿轮传动对转涵道桨扇方案是在中央航空流体力学研究院、中央航空发动机研究院和一些飞机设计局的参与下，对燃油效率、起飞推力级和发动机在飞机上的布局等进行了大量的研究的基础上提出来的。
发动机参数研究开始于1985年，研究结果表明，两级对转涵道桨扇的推进效率比开式桨扇和单级高涵道比涡扇发动机高出7%。
1988年开始初步设计，1989年12月，第一台发动机(包括燃气发生器和桨扇)投入试验。
此时已积累近600h的高压转子和燃气发生器运转试验。
至1991年8月1日共积累1300h部件和整机试验，1993年又达到2500h。
飞行试验计划于1994年在伊尔-76飞机上装一台HK-93发动机开始进行。
发动机的定型后批生产计划于1997年开始。
HK-93发动机的研制吸取了该设计局以前的许多发动机的技术和经验，如HK-12涡桨发动机的大功率减速器。
NK-321加力涡扇发动机的风扇传动方案、HK-62开式桨扇、HK-63涵道桨扇和HK-110开式桨扇验证机及其AB-90型桨叶的经验。
为了达到排气污染和噪声标准，在研制中进行了大量试验。
该联合体在1987～1992年对燃烧室进行了920次试验，采用双区多喷嘴燃烧室方案，1994年HK-93的氧化氮排放量低压国际民族民航组织的标准25%。
在消声方面，采用适度的叶片切线速度和级压比、宽弦长马刀形叶片、大的叶片排间轴向距离和消声内衬等措施。