为什么航空发动机要喷热气？
2024-11-19 阅读 96
更新于 2024年11月21日
高涵道比涡扇就是在尽可能地 "喷冷气"。
但 "加热空气" 是躲不过去的。没有核心机燃烧航油，实现化学能-热能-机械能的转化，题主打算靠什么 "喷冷气"？
手摇风扇？
通过瞪眼盲猜法可知，没有合适的工程方法可以疾冷降温到吹出冷风。
设冷风=室温风=27℃/300K，则没有合适的工程方法=不能在很短长度/很短时间内消耗很低功率从1496K降低到300K（温差1196K）。
1496K见NASA技术备忘录104326《F-16XL飞机的发动机声学测试期间F110-GE-129飞行和静态排气流属性说明》的表5，姑且认为T8就是在8号点位测量的温度。
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19970003552/downloads/19970003552.pdf
疾冷降温能力：
1.英国Reaction Engines公司刚刚破产，其核心成果就是佩刀（SABRE）发动机预冷器可以在20毫米距离/0.05秒内将发动机温度从1000℃冷却至-130℃（温差1130K），但是据说很不幸，五年以来它没能做到从1000℃冷却至-150℃（温差1150K），拉不到投资破产了。合适的工程方法-1。
2.按F110-GE-400(F-14B&D)排气流危险区图示，152m/500ft处，温度已经降低到38℃/311K。尾喷管加长到150米明显不可行，合适的工程方法-2。
3.提高温差本来是提高能量利用率的手段，如果消耗10%～15%的发动机功率去降温，工程上是不合适的，合适的工程方法-3。
就是这样。
要是能喷冷气，那肯定好啊，问题是做不到，简单讲讲我的理解吧：
在h-s图上，燃烧过程肯定是向右上的而不是笔直向上的，这就意味着除非额外冷却，在回到大气那条等压线时必定是在进气条件的右侧，考虑等压线是单调增的，那温度必然高于进气温度。
你以为是想喷吗？
那是只能喷，动力来源于燃料燃烧必然升温，然后散热散不掉又能咋办呢
喷气发动机提高效率的一大方法就是降低喷气出口温度，无论是扩张式喷管，还是涡扇引入涵道结构混冷空气散热都是为了这个
根据热力学第二定律，排气温度肯定是要大于环境温度的。
在地面运行的燃气轮机对体积和重量相对不那么敏感，为了充分利用燃气的能量可以加装余热锅炉组成燃气蒸汽联合循环提高效率。
但是对于航发来说受尺寸重量材料寿命功率等各方面的限制，注定排气温度不会太低。
另外，不光排气温度浪费了很多能量，排气速度也浪费了很多能量，我们希望发动机排出的是又冷又慢又重的气体，还希望飞机飞得快，发动机噪声低。
