变循环发动机

用于设计用于执行混合任务的飞机(即,在亚音速,跨音速和超音速飞行速度)与低水平的燃料消费在美国,人们希望有一种同时具有高涵道比发动机(用于亚音速飞行速度)和低涵道比发动机(用于超音速飞行速度)特性的发动机。这一要求在许多高速商业客机上都很常见,包括协和式飞机(Concorde)。协和式飞机是一种由英国和法国建造的超音速运输飞机,于1976年至2003年服役。协和式飞机能够以超音速巡航速度在海洋和无人居住的陆地上飞行,但它不能以亚音速起飞时高效安静地飞行,提升在人口密集地区巡航,接近并降落。这种双重功能有望在未来由变循环发动机(VCE)实现。如果发动机部件的设计能够适应流量、压力比的极限,以及高涵道比和低涵道比运行中涉及的其他条件,则发动机可以在涵道比的任何一个极端下运行,也可以通过旁通流中的一个(或多个)阀门(与可变排气喷管结合)在这两个极端之间的任何一个涵道比下运行。当阀门关闭时,它们会限制旁通流中的流量,以实现超声速飞行的低旁通。当阀门打开时,旁路增加到有效的亚音速飞行的最大值。

Turboramjets

如上所述,冲压喷气为飞机在相对较高的超音速飞行速度下提供了一种简单有效的推进手段。然而,它在跨音速飞行速度下效率相当低,在亚音速飞行速度下完全无效。为了克服这一不足,研制了涡轮喷气发动机。在这个系统中(示于图8),在冲压发动机的进气道内安装涡扇发动机,以亚音速飞行速度向冲压发动机注入加压气流,而冲压发动机的压力不足以有效运作。在超音速飞行中,如果风扇叶片是可变螺距的,那么它们可以被羽毛化,这样它们就不会干扰冲压发动机的冲压空气流动。驱动风扇的核心发动机的一个单独的入口可能被关闭,这样就不会将涡轮机械暴露给敌人环境高温冲压空气。

涡轮喷气发动机的另一种改进型没有核心入口和核心压缩机完全。相反,飞机携带一罐氧化剂,例如液态氧.氧化剂与燃料一起进入核心燃烧室,以支持燃烧过程,产生热气流,为燃烧室提供动力涡轮这驱动风扇。在超音速飞行中,风扇可能被羽状覆盖,剩余的燃料可能被引入核心燃烧室。未燃烧的燃料通过风扇涡轮,在冲压发动机中燃烧燃烧器当它与从风扇旁通气流进入的新鲜空气混合时。

弗雷德里克·f·埃里奇

喷气发动机的发展

和许多其他发明一样,喷气发动机也是设想早在它们成为现实之前。最早的建议是基于适应活塞式发动机,通常笨重而复杂。第一个纳入涡轮设计的构想早在1921年,和现代的精髓涡轮喷气飞机包含在1930年英国弗兰克·惠特尔的一项专利中。他的设计在1937年进行了首次测试,并在1941年5月实现了首次飞行。在德国1935年,一项平行但完全独立的研究获得了专利。它进展得更快,1939年8月,第一架涡喷发动机飞机亨克尔HE-178首次飞行。到最后二战期间这些原型飞机已经发展成为德国、英国和美国空军的几个可操作的涡喷发动机中队。

军事区域,飞机战斗机发展迅速,并在使用期间朝鲜战争(1950-53),以每小时1000公里的速度飞行。在接下来的十年里,他们克服了困难声屏障并建立了正常操作的两倍以上声速(2马赫)轰炸机和运输机也能以超音速到达并巡航。

1949年,英国的德哈维兰彗星号(de Havilland Comet)开始了第一架民用喷气式飞机的飞行,1958年,美国的彗星4号(Comet 4)开始了定期跨大西洋喷气式飞机服务波音707.到1974年,全球90%以上的飞行时间是由喷气式飞机完成的;第一架超音速客机是英法联合研制的协和式飞机它于1976年1月正式投入使用,一直飞到2003年底。

在20世纪80年代,各种主要的飞机制造商开展了开发节油丙风扇和非导管风扇推进系统的项目。一些权威人士认为,下一代商业航空运输很可能由这种先进技术的螺旋桨发动机提供动力。

亚历山大·d·巴克斯特 弗雷德里克·f·埃里奇