推进效率
推进功率与其总机械功率之比
喷气发动机既是发动机又是推进器,因此就存在一个推进效率的问题。所谓推进效率,就是指发动机传递给飞行器的推进功率与其产生的总机械功率之比。
定义及推导
喷气发动机既是发动机又是推进器,因此就存在一个推进效率的问题。所谓推进效率,就是指发动机传递给飞行器的推进功率与其产生的总机械功率之比,即:
推进效率 = 传给飞行器的推进功率 / 进排气的机械能之差
喷气发动机的推力:气体流过发动机时对发动机内外壳体作用力的合力在发动机轴线方向的分力叫推力。
推进效率是发动机完成的推进功率与单位时间发动机从热力循环中获得的循环功(可用能量,这里为气体动能)的比值 。
推进效率:
单位时间循环功:
推进效率:
如何提升推进效率
由上面公式可见,喷气发动机的推进效率由排气速度和飞行速度的比值决定,比值越大,推进效率越低。提高涡扇发动机的推进效率的措施:
1、适当提高涵道比
2、提高燃油消耗率也可以提高可用推力
3、增加空气流量,增加涡轮前燃气总温等
推进效率的意义:推进效率是推进功率与单位时间流过发动机的气体获得的动能增量的比值。
推进效率表示发动机产生的可用功有多少转变成推进功。
各种发动机的推进效率对比
涡轮喷气发动机在马赫数Ma<0.6的速度下涡轮螺旋桨发动机效率最高。而当速度提高到马赫数0.6-0.9时,螺旋桨/涡轮组合的优越性在一定程度上被内外涵发动机、涵道风扇发动机和桨扇发动机所取代。这些发动机的排气比纯喷气的涡轮喷气发动机的排气流量大而喷气速度低,因而,其推进效率与涡轮螺旋桨发动机相当,超过了纯喷气发动机的推进效率。在亚音速(Ma<1.0)条件下,涡轮喷气发动机的推进效率最低。当飞机飞行速度超过音速后(Ma>1.0),涡扇发动机由于迎风面积过大从而推进效率开始降低;与此相反,涡轮喷气发动机的推进效率则迅速提升,即使在马赫数2.5-3.0范围下,涡轮喷气发动机的推进效率仍然可以达到90%,正因为如此,与三代机普遍使用的涵道比为0.5-0.8的中等涵道比涡扇发动机相比,F-22使用的F-119涡扇发动机把涵道比降回到0.29,为的就是能够实现(Ma1.4)的超音速巡航。
每种发动机都有它们最佳使用的飞行包线-(由速度x/高度y构成的xy坐标系),并不是说涡扇发动机一定比涡喷发动机省油,在超音速时,同样开加力燃烧室的涡扇发动机比涡喷发动机耗油率还高。
参考资料
最新修订时间:2023-02-04 15:40
目录
概述
定义及推导
如何提升推进效率
参考资料