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渦輪螺旋槳發明

發布時間:2021-12-23 13:45:14

A. 渦輪螺旋槳發動機和噴氣發動機有什麼區別

渦輪螺旋槳發動機是一種通常用於飛機上的燃氣渦輪發動機(gas turbine engine)。渦槳發動機的驅動原理大致上與使用活塞發動機作為動力來源的傳統螺旋槳飛機雷同,是以螺旋槳旋轉時所產生的力量來作為飛機前進的推進力。其與活塞式螺槳機主要的差異點除了驅動螺旋槳中心軸的動力來源不同外,還有就是渦槳發動機的螺旋槳通常是以恆定的速率運轉,而活塞動力的螺旋槳則會依照發動機的轉速不同而有轉速高低的變化。
噴氣發動機(Jet engine)是一種通過加速和排出的高速流體做功的熱機或電機,使燃料燃燒時產生的氣體高速噴射而產生動力。 大部分噴氣發動機都是依靠牛頓第三定律工作的內燃機。
區別在於兩者一個是超音速,一個並未達到。同時兩者的省油和推力也不同。

B. 世界上第一架渦輪螺旋槳噴氣式客機是由哪家公司製造出來的

英國維克斯公司(現英國動力公司)使用渦輪螺旋槳噴氣發動機研製成功了世界上第一架渦輪螺旋槳噴氣式客機——「子爵號」。1950年7月29日,英國歐洲航空公司使用「子爵號」用57分鍾時間從倫敦飛抵巴黎,實現載客飛行,開辟了噴氣式客機的第一條航線。「子爵號」又在繁的8月共飛了37個往返,其後又在倫敦與愛丁堡之間的國內航線上作了8個往返飛行,載運了1500多名乘客。

C. 飛機螺旋槳是什麼時候發明

曾經使用過酌最大的飛機螺旋槳是格魯達(Cam&)螺旋槳,其直徑為6.9米。它安裝在一架波蘭的弗茨瓦夫造的林克-霍夫曼(Linke-Hofinann)RⅡ型飛機上。該機於1919年首次試飛。這個螺旋槳由4台260馬力(194千瓦)的梅塞德斯發動機驅動,其轉速為545轉/分。最早的噴氣機飛行

噴氣推進設想的提出,要追溯到19世紀末。該設想是法國的馬可尼,(Mamonnet)和羅馬尼亞的亨利·凱達(HenriCoanda)提出的。1921年,馬克西姆·紀堯姆(MaxhneGufl-laume)提出了渦輪噴氣發動機的設想。最早的噴氣機試驗是於1937年4月,在英國噴氣發動機有限公司進行的,發明者是弗蘭克·惠特爾(FramWhittle,生於1907年6月1日),為此,他在1930年申請了專利。

最早的渦輪噴氣式飛機是一架由亨克爾(Heinkel)飛機廠製造的He-178型飛機。1939年8月27日,弗盧格卡佩滕·埃里什·瓦辛茲(FlugKapitanErichWarsitz)駕駛這架飛機,在德國馬林涅赫進行了首次飛行。該飛機裝有一台亨克爾S-3b軸流式渦輪噴氣發動機(裝上噴氣尾管時重378.30千克),設計者是漢斯博士(Dr.Hans)。

D. 世界上第一架渦輪螺旋槳客機是哪個國家研製的

1918年,巴黎—倫敦之間和紐約—華盛頓—芝加哥之間已有了定期郵政航班,這便是最早的民用航空業。為民航業專門設計的客機則出現於1919年,英國德•哈維蘭公司將D•H•4轟炸機改裝成民用客機。1930年左右,歐美各國普遍建立航空公司,以便在各個中心城市之間開展航空業務。但這些航空公司所使用的飛機幾乎都是由轟炸機或觀察機改裝而來,只不過是將敞開式的座艙封閉起來並安上座椅而已。

「二戰」以後,國際形勢黯淡,很多西方國家仍將較多的注意力放在軍用航空方面。1947年美國海軍開始研究垂直起降飛機,但很快發現,沒有一種渦輪噴氣發動機可以作為垂直起降飛機的主要動力,看來最合適的只能是渦輪螺旋槳發動機了。這種發動機的開發相當順利,重量輕、效率好、燃油消耗率低。

盡管對軍用航空給予了較多關注,世界絕大部分地區的民用航空仍取得穩定發展。客貨運輸增長,新航線開通,地面設施和服務得到發展,多數航空公司由戰後擴張產生的財務危機中進一步恢復。在這種情況下,軍用航空對渦輪螺旋槳發動機的開發技術也引入了民航事業。

英國維克斯公司(現英國動力公司)使用渦輪螺旋槳噴氣發動機研製成功了世界上第一架渦輪螺旋槳噴氣式客機——「子爵號」。1950年7月29日,英國歐洲航空公司使用「子爵號」用57分鍾時間從倫敦飛抵巴黎,實現載客飛行,開辟了噴氣式客機的第一條航線。「子爵號」又在繁的8月共飛了37個往返,其後又在倫敦與愛丁堡之間的國內航線上作了8個往返飛行,載運了1500多名乘客。

渦輪螺旋槳飛機在定期商務飛行中經受了最初的考驗,後在航空界被普遍重用,它的出現,是民用航空技術的重大發展,自此以後,民航事業迅速崛起。

E. 螺旋槳的發明是受什麼東西的啟發

最早提出螺旋槳設想的是瑞士人伯努力。1752年的一天,伯努力在做完物理試驗休息回的時候,看見院子答里一個木匠在座木器活兒。他長時間在一旁觀看,彷彿著了魔。原來,螺絲釘鑽木板的動作,引起了它的興趣:螺絲釘順時針方向轉動,向前轉入木板;反轉,就退了出來。他想這個原理若能用於船舶的推進,該多方便。 可是那個年代缺乏適當的動力機器伯努力的攝像機時年不能實現。隨著船用蒸汽機的出現,人們開始對伯努力的設想發生了興趣。澳大利亞人羅素於1835年早了一艘有「尾巴」的小汽艇,它的為不再水下部分伸出一根長長的螺桿當推進器。機器發動了,泛起陣陣浪花,船速每小時7海里。

F. 請問世界上最早的渦輪螺旋槳是哪國發明的

1942年,英國開始研製世界上第一台渦槳發動機曼巴。該機裝在海軍"塘鵝"艦載反潛飛機上。以後,英國、美國和前蘇聯陸續研製出多種渦槳發動機,如達特、T56、AI-20和AI-24。這些渦槳發動機的耗油率低,起飛推力大,裝備了一些重要的運輸機和轟炸機。美國在1956年服役的渦槳發動機 T56/501,裝於C-130運輸機、P3-C偵察機和E-2C預警機。它的功率范圍為2580~4414 kW ,有多個軍民用系列,已生產了17000多台,出口到50多個國家和地區,是世界上生產數量最多的渦槳發動機之一,至今還在生產。前蘇聯的HK-12M的最達功率達11000kW,用於圖-20"熊"式轟炸機、安-22軍用運輸機和圖-114民用運輸機。終因螺旋槳在吸收功率、尺寸和飛行速度方面的限制,在大型飛機上渦輪螺旋槳發動機逐步被渦輪風扇發動機所取代,但在中小型運輸機和通用飛機上仍有一席之地。其中加拿大普·惠公司的PT6A發動機是典型代表,40年來,這個功率范圍為350~1100kW的發動機系列已發展出30多個改型,用於144個國家的近百種飛機,共生產了30000多台。美國在 90年代在T56和T406的基礎上研製出新一代高速支線飛機用的AE2100是當前最先進的渦槳發動機,功率范圍為2983~5966 kW,其起飛耗油率特低,為0.249 kg/(kW·h)。

G. 渦輪與螺旋槳的結構,兩者怎麼區別

渦輪
Turbo,即渦輪增壓,簡稱T,最早時候由瑞典的薩博(SAAB)汽車公司應用於汽車領域。現在很多人都知道了,渦輪增壓簡稱TURBO,如果在轎車尾部看到TURBO或者T,即表明該車採用的發動機是渦輪增壓發動機。 例如大眾寶來的1.8T、帕薩特的1.8T、奧迪的2.0T等等。這些汽車的發動機工作,是靠燃料在發動機氣缸內燃燒作功,從而對外輸出功率。在發動機排量一定的情況下,若想提高發動機的輸出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃燒。然而,向氣缸內多提供燃料容易做到,但要提供足夠量的空氣以支持燃料完全燃燒,靠傳統的發動機進氣系統是很難完成的。

就拿汽油機工作原理來說,每向氣缸裡面提供1公斤的汽油,大約需要氣缸吸入15公斤的空氣,才能保證汽油充分燃燒。然而這15公斤的空氣,其體積將是非常大的,光靠氣缸在發動機進氣過程產生的真空度,不容易將這么大體積的空氣完全吸入。因此,提高發動機吸入氣體的能力,也就是提高發動機的充氣效率就顯得尤為重要。增壓技術就是一種提高發動機進氣能力的方法。 從原理上講,它就是採用專門的壓氣機將氣體在進入氣缸前預先進行壓縮,提高進入氣缸的氣體密度,減小氣體的體積,這樣,在單位體積里,氣體的質量就大大增加了,進氣量即可滿足燃料的燃燒需要,從而達到提高發動機功率的目的。增壓過程中採用的壓氣機又叫做增壓器。

發動機的增壓方法根據驅動增壓器所用能量來源的不同,基本上可以分為三類:

1.第一類是機械增壓系統,增壓器由發動機曲軸通過齒輪(或鏈條等)直接驅動。

2.第二類是廢氣渦輪增壓系統,增壓器是由發動機工作時排出的廢氣帶動的。

3.第三類是復合增壓系統,即在發動機上,既採用廢氣渦輪增壓器,又同時應用機械驅動式增壓器。此外還有慣性增壓、氣波增壓等其他增壓方式。
螺旋槳
古代的車輪,即歐洲所謂「槳輪」,配合蒸汽機,將原來槳輪的一列直葉板斜裝於一個轉轂上。構成了螺旋槳的雛型;

2、古代的風車,隨風轉動可以輸出扭矩,反之,在水中,輸入扭矩轉動風車,水中風車就有可能推動船運動;

3、在當時,已經使用了好幾個世紀的阿基米德螺旋泵,它能在水平或垂直方向提水,螺旋式結構能打水這一事實,作為推進器是重要的啟迪。

偉大的英國科學家虎克在1683年成功地採用了風力測速計的原理來計量水流量,於此同時,他提出了新的推進器——虎克螺旋槳(圖1)推進船舶,為船舶推進器作出了重大貢獻。

1752年,瑞士物理學家白努利第一次提出了螺旋槳比在它以前存在的各種推進器優越的報告,他設計了具有雙導程螺旋的推進器,安裝在船尾舵的前方。1764年,瑞士數學家歐拉研究了能代替帆的其它推進器,如槳輪(明輪)。噴水,也包括了螺旋槳。

潛水器和潛艇在水面下活動,傳統的槳、帆無法應用,笨重龐大的明輪也難適應。於是第一個手動螺旋槳,不是用在船上,而是作為潛水器的推進工具。

蒸汽機問世,為船舶推進器提供了新的良好動力,推進器順應蒸汽機的發展,成為船舶推進的最新課題。

第一個實驗動力驅動螺旋槳的是美國人斯蒂芬,他在1804年建造了一艘7.6米長的小船,用蒸汽機直接驅動,在哈得遜河上做第一次實驗航行,實驗中發現發動機不行,於是換上瓦特蒸汽機,實驗航速是4節,最高航速曾達到8節。

斯蒂芬螺旋槳有4個風車式槳葉(圖2),它鍛制而成,和普通風車比較它增加了葉片的徑向寬度,為在實驗中能選擇螺距與轉速的較好配合,槳葉做成螺距可以調節的結構。在哈得遜河上兩個星期的試驗航行中,螺旋槳改變了幾個螺距值,但是實驗的結果都不理想,性能遠不及明輪。這次實驗使他明白,在蒸汽機這樣低速的條件下,明輪的優越性得到了充分發揮,它的推進效率高於螺旋槳是必然的結論。

阿基米德螺旋的引入,最早見於1803年,1829年有英國的阿基米德螺旋槳的專利。並在此基礎上於1840- 1841年建造了一些民用的螺旋槳。1843年,英國海軍在「雷特勒」號艦上,第一次以螺旋槳代替明輪,隨後由斯密士設計了20艘螺旋槳艦,參加了對俄戰爭,斯密士成為著名人物。

1843年,美國海軍建造了第一艘螺旋槳船「浦林西登」號,它是由艦長愛列松設計,在愛列松的積極推廣下,美國相續建造了41艘民用螺旋槳船,最大的排水量達2000噸。

盡管英、美等國取得了一些成功,但是螺旋槳用作船舶推進還有很多問題,如在木殼船上可怕的振動,在水線下的螺旋槳軸軸承磨損,槳軸密封,推力軸承等。

隨著技術的進步,螺旋槳的上述缺陷,一個一個地克服,以及蒸汽機轉速的提高,愈來愈多螺旋槳在船上取代明輪。到1858年,「大東方」號裝有當時世界上最大的螺旋槳,它的直徑有7.3米,重量達36噸,轉速每分種50轉,當時,推進器標准不再具有權威性,由於螺旋槳的推進效率接近明輪,而且它卻具有許多明輪無法競爭的優點,明輪逐步在海船上消失。

在科學技術發展過程中,許多機械裝置的性能在人們還不太清楚的時候,就已經廣泛使用了。但是人們在不完全理解它的物理規律和沒有完整的理論分析以前,這些裝置很難達到它的最任性能。螺旋槳也不例外,直到1860年,雖然它在海船上已經成為一枝獨秀,但是它的成就全都是依靠多年積累的經驗。螺旋槳的進步,只依靠專家們的直觀推理,已經不能滿足船舶技術的發展需要,它有待科學家對其流體動力特性做出完整的解釋,這就促使螺旋槳理論的發展。

螺旋槳的理論研究,在船舶技術發展過程中,它比任何一個專業領域都做得多,從經驗方法過渡到數字化設計,再進而應用計算機技術進行螺旋槳最佳化的設什。一個好的螺旋槳其設計是非常重要的,模型試驗也起著主要的作用。

近代螺旋槳的發展,由於我國自19世紀中葉淪為半殖民地,很少有貢獻。解放後,我國造船事業得到新發展,對螺旋槳技術也進行了大量設計、研究工作,為各類艦船配上了大量自己設計製造的螺旋槳。最值得驕做的是「關刀槳」的問世,它是我國在螺旋槳技術發展中的一大創造。那是在60年代,廣州文沖船廠有一位師傅,名叫周挺,他根據自己幾十年製做螺旋槳的經驗,把螺旋槳的槳葉輪廓做成三國演義中關公的82斤重大刀的式樣,他形象地叫它「關刀槳」(圖4)。

「關刀槳」曾在一些船上試驗航行,提高了船的航速,更奇的是螺旋的振動卻大大地減弱了。在當時的長江2000馬力拖輪和華字登陸艇上使用,都取得了良好的效果,這一成就,吸引了許多造船界人士。1973年,在上海首先做了「關刀槳」敞水試驗研究,同時還提供了設計圖譜。有趣的是,在世界著名造船國家今天開發的「大側斜」螺旋槳,如(圖5)最新艦用大側斜螺旋槳,直徑6.3米,軸功率35660千瓦,艦航速達32.8節;圖6所示是最新在客渡船上採用的大側斜螺旋槳,該槳直徑5.1米,軸功率15640干瓦,船航速為23.2節。圖7所示是最新化學品船上採用的大側斜螺旋槳,該槳直徑6.2米,軸功率10400千瓦,船航速16.7節。它們和「關刀槳」非常相似,其重要特徵是振動,雜訊小,這也是「關刀槳」所具有的特點。

H. 請詳細介紹一下渦輪螺旋槳發動機的原理

渦輪風扇發動機
渦輪風扇發動機 turbofan engine

由噴管排出燃氣和風扇排出空氣共同產生反作用推力的燃氣渦輪發動機。渦輪風扇發動機由風扇、壓氣機、燃燒室、驅動壓氣機的高壓渦輪、驅動風扇的低壓渦輪和排氣系統組成。其中壓氣機、燃燒室和高壓渦輪三部分統稱為核心機,由核心機排出的燃氣中的可用能量,一部分傳給低壓渦輪用以驅動風扇,餘下的部分在噴管中用於加速排出的燃氣。風扇轉子實際上是 1級或幾級葉片較長的壓氣機,空氣流過風扇後,一部分流入核心機稱為內涵氣流由噴管高速排出產生推力,另一部分圍繞核心機的外圍流過,稱為外涵氣流,也產生推力。這種有內外二個涵道的渦輪風扇發動機又稱為內外涵發動機。流經外涵和內涵的空氣流量之比稱為涵道比或流量比。涵道比對渦輪風扇發動機性能影響較大,涵道比大,耗油率低,但發動機的迎風面積大;涵道比較小時,迎風面積小,但耗油率大。內外涵兩股氣流分開排入大氣的稱為分排式渦輪風扇發動機。內外涵兩股氣流在內涵渦輪後的混合器中相互滲混後通過同一噴管排入大氣的,稱為混排式渦輪風扇發動機。渦輪風扇發動機也可安裝加力燃燒室,成為加力渦輪風扇發動機。在分排式渦輪風扇發動機上的加力燃燒室可以分別安裝在內涵渦輪後或外涵通道內,在混排式渦輪風扇發動機上則可裝在混合器後面。
核心機相同時,渦輪風扇發動機的工質(工作介質)流量介於渦輪噴氣發動機和渦輪螺旋槳發動機之間。渦輪風扇發動機比渦輪噴氣發動機的工質流量大、噴射速度低、推進效率高、耗油率低、推力大。50年代發展的第一代渦輪風扇發動機,其涵道比、壓氣機增壓比和燃氣溫度都較低,耗油率比渦輪噴氣發動機僅低25%左右,大約為 0.06~ 0.07公斤/牛·時(0.6~0.7公斤/公斤力·時)。60年代末、70年代初發展了高涵道比(5~8)、高增壓比(25~30)和高燃氣溫度 (1600~1750K)的第二代渦輪風扇發動機,耗油率降低到0.03~0.04公斤/牛·時(0.3~0.4公斤/公斤力·時),推力則高達200~250千牛(20000~25000公斤力)。高涵道比渦輪風扇發動機的雜訊低,排氣污染小,多用作大型客機的動力裝置,這種客機在11公里高度的巡航速度可達950公里/時。但這種高涵道比的渦輪風扇發動機的排氣噴射速度低,迎風面積大,不宜用於超音速飛機上。
有些殲擊機使用了小涵道比、帶加力燃燒室的渦輪風扇發動機,在亞音速飛行時不使用加力燃燒室,耗油率和排氣溫度都比渦輪噴氣發動機低,因而紅外輻射強度較弱,不易被紅外製導的導彈擊中。使用加力作2倍以上音速的飛行時,產生的推力可超過加力渦輪噴氣發動機,地面標准大氣條件下的推重比已達8左右。
1. 渦噴發動機
進氣道進氣---壓氣機增壓---燃燒室加熱---渦輪膨脹作功帶動壓氣機---尾噴管膨脹加速---排氣到體外
發動機轉起來之後,壓氣機源源不斷地把壓縮了的空氣送到後面的燃燒室,在燃燒室里空氣和燃油混合燃燒,向後排出高溫高速高壓氣體,這些氣體帶動渦輪旋轉,渦輪和壓氣機是用軸連在一起的,因此渦輪旋轉了,壓氣機也跟著旋轉,就不斷地把空氣壓縮進去了
2. 渦輪風扇發動機
2.1分開排氣渦輪風扇發動機
進氣道進氣--風扇增壓--氣流分為兩股
內涵氣流:壓氣機增壓--燃燒室加熱--渦輪膨脹作功帶動風扇和壓氣機--內涵尾噴管膨脹加速--排氣到體外
外涵氣流:外涵道--外涵尾噴管膨脹加速--排氣到體外
我們常見的民航客機所採用的發動機,多半是分別排氣渦輪風扇發動機,比如著名的V2500,PW4000,GE90....
2.2混合排氣渦輪風扇發動機
進氣道進氣--風扇增壓--氣流分為兩股
內涵氣流:壓氣機增壓--燃燒室加熱--渦輪膨脹作功帶動風扇和壓氣機--混合器
外涵氣流:外涵道--混合器
兩股氣流在混合器中摻混--尾噴管膨脹加速--排氣到體外
編輯本段為何實用
渦輪風扇發動機要比渦輪噴氣發動機更省油,尤其是超過音速不太多時。所以民用噴氣飛機都是採用的渦輪風扇發動機。
我國民用分開排氣渦輪風扇發動機還未研製成功,軍用混合排氣渦輪風扇發動機已成功批量生產相當於英國60年代的SPEY,用於飛豹上。相當於蘇27上的AL31的太行前一段時間報道研製成功,但不知道是否投入批量生產。

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