世界最顶级的飞机涡轮,世界最顶级的飞机涡轮
世界最顶级的飞机涡轮喷气发动机,这款发动机的推力可以达到惊人的16000磅,比目前世界上最大的运输机c-5还要大上一圈。在当时,美国空军的c-5运输输机的载重量只有不到100吨,而且还是单发动机,所以这款飞机的性能非常优秀。不过,由于当时苏联的米格-25战斗机的出现,这款飞机的优势也没有那么明显了。因为米格-25战斗机的速度实在是太快了,一般的战斗机根本追不上它。
给大家拜个早年!马上春节了,今年挣到钱了吗?你是不是还在发愁,过年走亲访友送什么礼物?今天给你介绍个好东西,送亲戚送朋友都很有面儿。
2022年末,罗罗公司研制的世界直径最大的涡扇发动机,UltraFan,超扇发动机,完成了样机制造。罗罗发动机公司,航空元老英国在民用航空上仅存的颜面,曾经和空客一样,押宝了大型宽体客机。
空客研制了载客数超过800人的A380,罗罗在2011年,卖掉了国际航空发动机公司的股份,不再搞窄体飞机发动机,专注打磨自己的遄达系列发动机,给宽体大飞机提供动力。
最终,A380英年早逝,空客公司在晚上都不敢哭得太大声,怕大西洋对岸的波音笑话。
而退出窄体客机发动机市场的罗罗,虽然宽体客机业务有声有色,把遄达发动机装在了全世界每一款宽体客机上。,全世界航空运输的主力,依然是窄体客机,飞机销量碾压宽体。
在过去三年疫情的冲击下,整个航空业不好过,而动不动就拉好几百人的宽体飞机,更不好过,在地上一趴就是好几周。
押错宝走错路又赶上灾年的罗罗公司,在晚上也不敢哭得太大声,怕大西洋对岸的通用电气笑话。
如今,遄达发动机的升级产品,超扇,罗罗已经打磨了10年。罗罗对外吹牛说,超扇相比遄达,燃油效率提升了25%。之所以这么省油,和它超大的尺寸密不可分。其中发动机最前面的大风扇,直径就达到了140英寸,将近3.6米。
这什么概念呢?这个尺寸,和波音737的机身截面,只差了一丢丢。
罗罗为什么要造这么个大家伙?飞机发动机,难道是越大越好吗?确实,对亚音速客机来说,发动机还真的是越胖越好。
只要飞机的个子够高,腿够长,只要发动机提溜在机翼下面,它不擦地,更胖的发动机确实会更省油。因为越胖,一般就意味着它的涵道比越大。
超扇发动机的涵道比,达到了惊人的15:1。这意味着,发动机抽的所有空气,有94%是不进入核心机,不参与燃烧的。只是经过最前面那个大风扇,稍微被加速一下就排出了。
虽然速度增加不多,胜在量大。所以这部分空气其实是产生推力的主力,占比最起码能到90%。
你要是对这个15:1的涵道比没啥概念,咱拎两个发动机作为对比吧。目前全世界著名的超大型发动机,GE90,它的涵道比是9:1。
而现在窄体机上常用的发动机,波音737、空客A320以及中国的C919都用的Leap系列发动机,它涵道比是11:1。
发动机的涵道比指的是流过外涵道和内涵道的空气流量之比。涵道比越大,发动机吸的空气,进入到核心机去参与燃烧的比例就越低。
其实空气无论是走里面还是外面,速度都会增加,都能产生推力。,它们产生推力的效率不一样,差别很大。
外涵道的空气,是把大量的空气增加一丢丢速度;而内涵道的空气,是把一丢丢的空气增加很大的速度,而且温度也会上升很多。
从能量守恒的角度定性来看,内涵道这些温度又高速度又快的空气,从发动机屁股那喷出去,产生推力的,是不是也带走了很多能量?很浪费。
这么解释,可能听着有点糙。本来我是想弄两个公式摆在这装装逼,后来想起鲁迅的名言公式多一条,观众少一半。就咬咬牙忍住了。
在民航客机出现的这几十年,为了让飞机更省油,机票更便宜。工程师们努力的方向,主要就三个第一个,是给飞机减重,让飞机更轻。于是,造飞机的主要材料,经历了从木材,到铝合金,再到碳纤维复合材料的进化。
第二个,是优化飞机的气动外形。于是,飞机的机翼,出现了各种很讲究的翼型,出现了优雅的超临界机翼。并且为了生存,一辈子刚正不阿的机翼,还变弯了。
第三个,是提高发动机的效率,让发动机更省油。于是,客机用的发动机,越来越胖,涵道比越来越大。
1949年首飞的彗星客机,它发动机涵道比是……0。这个0代表啥意思,我就不解释了,读者人才多,肯定懂。
1967年首飞的737-100,发动机的涵道比约等于1。
1984年首飞的737-300,发动机就胖了很多,涵道比增加到了6。这也让小短腿737开始力不从心,发动机无奈开始变扁,很丑。
而到了2016年首飞的737max,发动机涵道比更是达到了11。737终于塞不下,尽管后面把发动机的涵道比降低到了9,这个老年机依然吃不消。
最终导致了印尼狮航和埃塞俄比亚的坠机,三百多人遇难。
除了提高发动机涵道比,其实还有个努力方向,就是提高发动机涡轮前的温度。理论上来说,涡轮前的温度越高,发动机的效率也就越高。,这也就说起来简单,做起来那可费劲了。
涡轮前温度太高,材料扛不住,容易把机子烧坏。对于客机用的发动机,即使材料耐烧,也不敢卯着劲儿提高涡轮前温度。因为空气中的氮气和氧气在高温条件下,会生成氮氧化物,什么一氧化氮二氧化氮。
这些东西,很恶心,北欧环保少女一生之敌,虽然她可能也不知道这些都是啥东西。
燃烧的温度越高,生成的氮氧化物也越多。现在咱干啥都讲究个环保,欧洲推出个清洁天空计划,给造飞机造发动机的公司挺大压力,不敢把涡轮前的温度弄到太高,有这本事一般都用在战斗机上了。
罗罗这个超扇发动机,你一上手,就能看到最前面那个超大的风扇,也可以说是发动机的第一级压气机。
因为它在最前面,所以要够结实,不然扛不住鸟撞。,还要够轻,不然这么大尺寸,会导致发动机太重。最终,罗罗用了碳纤维复合材料和钛合金的结合,在风扇叶片前缘,用钛合金,增加强度。风扇的本体,用碳纤维,减轻重量。
驱动这个大风扇的,是发动机的涡轮。涡轮转的快,风扇转的慢,为了让它俩配合好,中间就要有变速箱,跟你小汽车的变速箱功能一样。
超扇发动机的变速箱,很有劲儿,功率达到了50兆瓦。啥概念呢,打得过500辆小汽车。
英国这个航空发动机百年大厂,想用这个发动机,保持自己在宽体客机领域的优势。借这个机会,把自己曾经丢掉的再拿回来,重回窄体客机。虽然能不能回去,是另一码事。
超扇发动机的推力范围很大,大小飞机都能用。至于说怎么实现的,我想应该是保持发动机的核心机不变,减小它的涵道比。让发动机尺寸更小,重量更小,推力也更小。这也是航空发动机领域很常见的改型办法,简称换壳。
如今,超扇发动机的样机虽然已经造出来了,加上后面的测试和取证,最快估计也要到2030年才能搞好。你现在买一台当摆件还可以,真想让它转起来,可能还费点劲。
你看,从现在到2030年,再加上前面花的时间,即便是罗罗这种百年企业,研制个新发动机,都得用20年,不容易。
至于说这发动机会装在哪个飞机上,这还不知道,新的飞机型号还没冒出来,这也是让本就不好过的罗罗最伤心的地方。超大型飞机已经成为牛夫人,导致超扇这种超大型发动机,也瑟瑟发抖。
好,今天到这。欢迎点个赞,转发视频到相亲相爱一家人家庭群。我是马卡耶夫,咱下期见!
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