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[航空发动机] 发动机大胆魔改

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发表于 2017-09-23 17:10 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 15098420042 于 2017-9-23 17:23 编辑

在下有一个关于航空发动机魔改的脑洞,请各位大神讨论一下可行性。将燃烧室分为内外燃烧室,内燃烧室有涡轮,主要带动压气机机械作功,外燃烧室大大提高燃烧温度,主要用来膨胀做功,是不是能解决材料对推力提升的限制.在低压压气机后,内外涵道间设活门调节涵道比,在高压压气机最后一级设一个中间为轴流叶片,四周为离心叶片和活门是否实现内外燃烧室气流分离和控制外燃烧室气流,不知能不能称为变循环发动机呢?如果参考美国JP58在外涵道另设气路直通外燃烧室,不知能不能称为冲压发动机呢?
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发表于 2017-09-24 22:52 | 显示全部楼层

RE: 发动机大胆魔改

15098420042 发表于 2017-9-24 09:22
外燃烧室不引用外涵道空气,而是和内燃烧室一起引用高压压气机压缩后的内涵道空气

内涵道空气燃烧过一次后含氧量没多少了
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发表于 2017-09-24 20:13 超大游击队员 | 显示全部楼层
脱裤子放屁
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 楼主| 发表于 2017-09-24 20:09 | 显示全部楼层

RE: 发动机大胆魔改

hill124 发表于 2017-9-24 20:05
你可以把外燃烧室后移与加力燃烧室合并,可减小截面。

解决不了涡轮直径问题
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发表于 2017-09-24 20:05 | 显示全部楼层

RE: 发动机大胆魔改

15098420042 发表于 2017-9-24 19:22
其实这种发动机不一定内外燃烧室必须做成同心圆,完全可以将外圆的外燃烧室分成左右两个独立的非标准圆的 ...

你可以把外燃烧室后移与加力燃烧室合并,可减小截面。
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 楼主| 发表于 2017-09-24 19:22 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 17:56
未必,相对于涡轮轴,涡轮叶片的大小其实并不大,所以涡轮叶片直径不是那么好缩减的。也有可能外燃烧室更 ...

其实这种发动机不一定内外燃烧室必须做成同心圆,完全可以将外圆的外燃烧室分成左右两个独立的非标准圆的部分和内燃烧室并列放置,这样有利于减少发动机尾部直径,又利于飞机尾部修形隐身
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 楼主| 发表于 2017-09-24 19:10 超大游击队员 | 显示全部楼层
空军#总司令 发表于 2017-9-24 19:05
楼主你这个跟开加力的变循环发动机并没有什么区别啊


请查看回复hill124的内容,己对外燃烧室与加力燃烧室的区别解答
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发表于 2017-09-24 19:05 | 显示全部楼层
楼主你这个跟开加力的变循环发动机并没有什么区别啊
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 楼主| 发表于 2017-09-24 18:58 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 17:56
未必,相对于涡轮轴,涡轮叶片的大小其实并不大,所以涡轮叶片直径不是那么好缩减的。也有可能外燃烧室更 ...

将外燃烧室布置在高压气机最小直径的蜂腰处,将出口布置在涡轮最大直径处,毕竟喷口占据空间不大,占空间的是燃烧室腹部
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发表于 2017-09-24 17:56 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

15098420042 发表于 2017-9-24 17:41
解决涡轮直径偏大问题是通过增加涡轮级数,以级数换直径,毕竟内燃烧室主要住务是机械做功。解决内外燃烧 ...

未必,相对于涡轮轴,涡轮叶片的大小其实并不大,所以涡轮叶片直径不是那么好缩减的。也有可能外燃烧室更高温度带来的优势被更大直径带来的阻力所抵消,这个不好说。而且结构也比普通变循环发动机复杂多了。
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 楼主| 发表于 2017-09-24 17:41 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 17:26
哦?我想了一下,正常结构涡扇的加力燃烧室的气流是内涵道经过燃烧膨胀后的燃气与外涵道未经压缩过的冷空 ...

解决涡轮直径偏大问题是通过增加涡轮级数,以级数换直径,毕竟内燃烧室主要住务是机械做功。解决内外燃烧室空气,在内外燃烧室之前设一锥环,通过锥环前后移动控制锥环与机壳之间空隙大小来实现内外燃烧室气流的分流与流量调节
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 楼主| 发表于 2017-09-24 17:31 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 17:08
我前面已经说了,你这个解决不了啊。低速时外燃烧室不工作,发动机热效率依然受制于涡轮前温度。高速时, ...

低速时气流一部分进入外涵道,一部分进入内燃烧室主要做机械能带动风扇压气机,一小部分进入外燃烧室产生高温气体加热外涵道气体,注意内外涵道气流是混排的
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发表于 2017-09-24 17:26 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

本帖最后由 hill124 于 2017-9-24 17:35 编辑
15098420042 发表于 2017-9-24 17:01
你说的是解决改变涵道比的问题,我说的双燃烧室是解决涡轮叶片耐高温性能不足限制提高燃气温度问题,要解 ...


哦?我想了一下,正常结构涡扇的加力燃烧室的气流是内涵道经过燃烧膨胀后的燃气与外涵道未经压缩过的冷空气混合。而你的方案外燃烧室的气流来源是压气机压缩过的空气,确实不一样。这样啊,将低压压气机之后的活动气门改到外涵道入口处,高速时可完全关闭外涵道,这样就可兼顾高低速性能。不过还是有一些问题,比如内外燃烧室的体积,涡轮直径,到底会不会导致这个发动机的直径过大?另外,如何控制内外燃烧室的流量?我还不是很明白。
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 楼主| 发表于 2017-09-24 17:25 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 17:08
我前面已经说了,你这个解决不了啊。低速时外燃烧室不工作,发动机热效率依然受制于涡轮前温度。高速时, ...

高速时外燃烧室温度可以不受涡轮限制,可以在更高的温度下提高燃烧效率,而且喷出的气体又可在加力燃烧室内与外涵道空气混合提高混合气的压能,比临时性开加力不好很多吗
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 楼主| 发表于 2017-09-24 17:17 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 15:37
不对罢,既然还是要尽量保证内燃烧室的涡轮前温度,那你保留外燃烧室的必要性是什么?低速时开外燃烧室做 ...

外燃烧室和加力燃烧室是有区别的,1比加力好冷却,所以可以持久使用2外燃烧室高温燃气可在加力室内与外涵道空气混合,以利降低喷气温度,使一部分热能转为压能
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发表于 2017-09-24 17:08 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

15098420042 发表于 2017-9-24 17:01
你说的是解决改变涵道比的问题,我说的双燃烧室是解决涡轮叶片耐高温性能不足限制提高燃气温度问题,要解 ...

我前面已经说了,你这个解决不了啊。低速时外燃烧室不工作,发动机热效率依然受制于涡轮前温度。高速时,外燃烧室产生推力的原理跟开加力又没有区别,没有推力优势。另外,由于外涵道流量不能调节,实际高速推力是不如变循环和小涵道比发动机的。
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发表于 2017-09-24 17:02 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

15098420042 发表于 2017-9-24 16:57
那把活门改在第一级风扇之后不就好了

风扇与低压压气机之间是内外涵道交界处啊兄弟。
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 楼主| 发表于 2017-09-24 17:01 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 16:05
那这个设计的外涵道需要相当大的气流量,又不能在必要时缩小外涵道截面积,高速性能还是不行。不如老老实 ...

你说的是解决改变涵道比的问题,我说的双燃烧室是解决涡轮叶片耐高温性能不足限制提高燃气温度问题,要解决的问题不同,不能互相否定
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 楼主| 发表于 2017-09-24 16:57 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-24 16:31
另外,经过压气机又通过活动气门进入外涵道的高速气流产生的推力和效率是不如经过风扇直接进入外涵道这部 ...

那把活门改在第一级风扇之后不就好了
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发表于 2017-09-24 16:31 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

15098420042 发表于 2017-9-24 13:50
在低速推力时把内外涵道活门打开,增加外涵道流量,后端完全或部分关闭外燃烧室进汽活门,只让内燃烧室充 ...

另外,经过压气机又通过活动气门进入外涵道的高速气流产生的推力和效率是不如经过风扇直接进入外涵道这部分气流的。也就是说在低速下会损失推力。
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发表于 2017-09-24 16:05 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

15098420042 发表于 2017-9-24 13:50
在低速推力时把内外涵道活门打开,增加外涵道流量,后端完全或部分关闭外燃烧室进汽活门,只让内燃烧室充 ...

那这个设计的外涵道需要相当大的气流量,又不能在必要时缩小外涵道截面积,高速性能还是不行。不如老老实实的搞变循环,直接在外涵道做文章,使外涵道截面积可变,甚至可完全关闭,既不用搞复杂的双燃烧室,高速性能也好,这多好。
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发表于 2017-09-24 15:37 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

15098420042 发表于 2017-9-24 08:15
内外燃烧室引入的都是高压压气机压缩后的空气,所以不存在内燃烧室空气压缩比不足的问题,也就不会导致 ...

不对罢,既然还是要尽量保证内燃烧室的涡轮前温度,那你保留外燃烧室的必要性是什么?低速时开外燃烧室做工就降低了热效率,加大油耗比,而高速时外燃烧室工作,这又与开加力有什么区别?
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 楼主| 发表于 2017-09-24 13:57 超大游击队员 | 显示全部楼层
未知视界 发表于 2017-9-23 23:35
加个冲压费多少劲,问题是可靠 推比我油耗

只是加几根管子在超音速时让气流绕过压气机、直接在外燃烧室燃烧带来发动机实现变循环,性价比总比另装冲压发动机好吧。冲压发动机是不能和涡扇比油耗的,毕竟速度在那摆着呢
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 楼主| 发表于 2017-09-24 13:50 超大游击队员 | 显示全部楼层
hill124 发表于 2017-9-23 23:40
终于想清楚哪里不对了,你这个设计相当于把加力燃烧室提前到与燃烧室并列。内燃烧室涡轮前温度不高,则热效 ...

在低速推力时把内外涵道活门打开,增加外涵道流量,后端完全或部分关闭外燃烧室进汽活门,只让内燃烧室充分工作不就成了大涵道比发动机了吗。
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 楼主| 发表于 2017-09-24 13:31 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 15098420042 于 2017-9-24 13:37 编辑
advent 发表于 2017-9-24 12:08
那也没用,你外燃是不用冲击涡轮了,可一定要冲击支撑结构,那个支撑结构照样要承受高温,依旧避免不了防热 ...


现在限制燃烧室温度的主要是涡轮,还没听说燃烧室材料限制温度提升的,另外燃烧室结构比涡轮叶片更容易解决冷却问题。现在火箭喷管燃烧室温度比这高的太多了,所以在不承担负荷情况下,比涡轮材料耐受更高温度的材料还是有的。、现在涡轮材料难在既要耐高温又要承受高负荷。再说外燃烧室高温气体是在燃烧室内部燃烧,又怎么会冲击支撑结构呢,另外不是还有燃油油路冷却吗。产生的高温气体直接喷入尾喷管和外涵道冷空气混合了。
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发表于 2017-09-24 12:08 超大游击队员 | 显示全部楼层
那也没用,你外燃是不用冲击涡轮了,可一定要冲击支撑结构,那个支撑结构照样要承受高温,依旧避免不了防热问题
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 楼主| 发表于 2017-09-24 09:22 超大游击队员 | 显示全部楼层
witman007 发表于 2017-9-23 23:31
本来涡扇发动机就有两个燃烧室。加力燃烧室在涡轮的后边。

而且燃烧温度和空气压缩程度有关。外涵道的空 ...

外燃烧室不引用外涵道空气,而是和内燃烧室一起引用高压压气机压缩后的内涵道空气
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 楼主| 发表于 2017-09-24 09:16 超大游击队员 | 显示全部楼层
慢腾腾的牛1 发表于 2017-9-23 19:46
这个外燃烧室,怎么着像加力燃烧。


不一样,加力燃烧不能持久,且不能对加力燃烧室充分冷却,导致排汽温度很高,燃油能量以热能损失,无法有效转为压能做功。外燃烧室可以引外涵道空汽冷却,故可以持久,且外燃烧室喷出的高温气体可以在尾喷管内与外涵道空气充分混合来降低排气温度,使更多的热能转为压能做功
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 楼主| 发表于 2017-09-24 09:06 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 15098420042 于 2017-9-24 09:18 编辑
hill124 发表于 2017-9-23 21:40
你这么搞压气机功率会下降啊,能满足空气压缩需求么?还有风扇的推力也会下降。


因为内外燃烧室均引用高压压气机压缩的空气,没有损失增压比,所以内燃烧室仍可以达到接近涡轮极限的温度,只不过通过增加高低压涡轮级数来增大机械效能,
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 楼主| 发表于 2017-09-24 09:00 超大游击队员 | 显示全部楼层
十八根羽毛 发表于 2017-9-23 21:45
只想问一下外燃室外表如何隔热冷却。

外燃烧室外面是外涵道,内外燃烧室产生的高温气体和外涵道冷空气在尾喷管前充分混合
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 楼主| 发表于 2017-09-24 08:15 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 15098420042 于 2017-9-24 13:39 编辑
hill124 发表于 2017-9-23 23:40
终于想清楚哪里不对了,你这个设计相当于把加力燃烧室提前到与燃烧室并列。内燃烧室涡轮前温度不高,则热效 ...


内外燃烧室引入的都是高压压气机压缩后的空气,所以不存在内燃烧室空气压缩比不足的问题,也就不会导致内燃烧室涡轮前温度不高的问题,另外在尾喷管仍保有加力燃烧室
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发表于 2017-09-23 23:40 | 显示全部楼层
终于想清楚哪里不对了,你这个设计相当于把加力燃烧室提前到与燃烧室并列。内燃烧室涡轮前温度不高,则热效率低,风扇和压气机效率都不会高。所以恐怕油耗,低速推力受影响。至于外燃烧室的温度提高又有何意义呢?普通加力燃烧室的温度自然也是可以提高到极限的。
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发表于 2017-09-23 23:35 超大游击队员 | 显示全部楼层
加个冲压费多少劲,问题是可靠 推比我油耗
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发表于 2017-09-23 23:31 | 显示全部楼层
本来涡扇发动机就有两个燃烧室。加力燃烧室在涡轮的后边。

而且燃烧温度和空气压缩程度有关。外涵道的空气只经过风扇加速,没有压缩,很难提高温度。
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发表于 2017-09-23 22:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 hill124 于 2017-9-23 23:19 编辑

感觉哪里不对
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发表于 2017-09-23 21:51 超大游击队员 | 显示全部楼层
是够魔的。。。
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发表于 2017-09-23 21:45 超大游击队员 | 显示全部楼层
只想问一下外燃室外表如何隔热冷却。
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发表于 2017-09-23 21:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 hill124 于 2017-9-23 22:03 编辑

你这么搞压气机功率会下降啊,能满足空气压缩需求么?还有风扇的推力也会下降。
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 楼主| 发表于 2017-09-23 21:11 | 显示全部楼层
因为外燃烧室内没有涡轮所以理论可以把燃烧温度提高到煤油极限2400K,内燃烧室主要能量用来带动压气机,所以可以获得很高的增压比。高增压比加高燃烧温度就可以带来高推力
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 楼主| 发表于 2017-09-23 21:02 | 显示全部楼层

RE: 变循环发动机另类魔改脑洞

动力特区 发表于 2017-9-23 20:47
内外燃烧室在轴向上相隔多远?

外燃烧室内因为没有涡轮结构,所以形状和位置可灵活设置
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