“燃气在尾喷管中膨胀加速,向后方高速喷射,产生反作用推力。而在相同的燃气发生器条件下,还可以将发动机燃烧室出口的部分或大部分可用功,通过动力涡轮转变为轴功。轴功驱动螺旋桨,这样就成为了一种涡轮螺旋桨发动机,在较低的飞行速度下,喷气发动机推进效率低,而作为推进器的螺旋桨在低速飞行时具有很高的推进效率,涡轮螺旋桨发动机综合了喷气发动机和螺旋桨的优点,是取代活塞发动机的最好方案。”
等到菲利普说完,这些工程师们立即就明白了其中的道理,梅塞施密特问道:“刚才你说英国人在研制离心式喷气发动机,而你演示的又是轴流式喷气发动机,那么到底哪一种设计更加合理呢?”
菲利普认真地道:“梅塞施密特先生问得好。这两种设计各有优缺点,到底我们该走哪条路呢?离心式喷气发动机是利用离心力将气体向四周甩而压缩气体,离心式的喷气式发动机结构简单,技术要求较低,但是效率较低。轴流式则是通过多个涡轮翼扇把前方空气压入燃烧室中点燃。这种内部构造更加先进,更加实用。尽管研制轴流式喷气发动机难度更大,但是今后喷气发动机主流一定会是轴流式!”
比利激动地问道:“菲利普先生,那这种喷气式发动机要承受高温高压燃气的作用力,对结构材料要求应该非常高,咱们能够找到这些材料么?”
比利是航空发动机方面的专家,对于喷气发动机也有一点了解,因此他的问题就非常实际。
菲利普点点头道:“不错,在高温材料方面,需要能承受600℃以上高温耐热合金材料,燃烧室喷出的高温高压高速的燃气流只有通过冲击涡轮做功才能够将能量转化为喷气发动机能够利用的形式。与压气机相比,涡轮需要增加一条非常重要的性能,那就是耐高温。为了保证涡轮材料不被高温燃气所融化,涡轮必须要采取复杂的冷却手段,比如气膜冷却、冲击冷却和对流冷却。这些冷却手段都是通过空心涡轮内部释放出来的冷空气实现的。需要铸造出空心的复杂气动外形的涡轮叶片成为挑战航空工业的大难题。”
比利张大了嘴巴道:“啊,居然这么难!那咱们还有希望吗?”
菲利普呵呵笑道:“想来应该没有太大的问题,咱们龙魂飞机制造公司研制成功了好几种耐高温、高强度铝合金,并且和博福斯公司联合生产。在合金方面,博福斯也具有很高的技术,相信可以完成这个任务。”
梅塞施密特问道:“那么涡轮螺旋桨发动机呢?”
菲利普平静地道:“要把涡轮的动力转移到螺旋桨上,还需要一套变速装置。事实上,涡桨发动机的效率高于涡轮喷气发动机,涡桨发动机造成其桨叶端部分速度很高,有产生激波的可能。另外,因涡轮转动速度很快,使得涡轮与螺桨之间必须要有变速齿轮,来降低螺桨转速使其叶端不要超过音速。所以使用螺桨发动机的飞机会多个变速齿轮的重量。不过总体来看,涡轮螺旋桨发动机还是有它优越的一面,比如说油耗比喷气发动机大大降低,甚至接近活塞发动机,变速齿轮我们可以想法办尽量减轻其重量,因此总的算下来,它还是非常适合装配到轰炸机和运输机上。它的优点就是拥有比装配活塞发动机的飞机更强的动力和飞行速度,而油耗却与活塞发动机相差无几。”
☆、第七十二章 航发总体设计 上
梅塞施密特肃然起敬道:“这真是太好了!我想M40运输机和M20运输机如果能用让这种涡轮螺旋桨发动机,性能一定可以提高一大截呀!喷气发动机研制,是一项非常庞大而又复杂的工程,要研制出一台可用的喷气发动机,绝非易事!没有个十年八年是不可能完成的事吧?”
菲利普用坚毅的目光看着众人道:“梅塞施密特先生说得非常对,不过大家也不必灰心!航空涡轮发动机研制是很困难,但是只要我们大家一齐努力,一定可以制造出我们的航空涡轮发动机!我想好了,我们就研制一种推力在1500公斤左右的无加力喷气发动机,发动机自重要控制在七百公斤以下!同时,发展出同型号的涡轮螺旋桨发动机,功率大约可以达到2000马力左右,M40运输机采用2台涡轮螺旋桨发动机,就可以替代4台BMW715马力的活塞发动机,功率甚至更大。”
比利惊讶地道:“啊,这样一来,M40运输机性能又有提升!”
菲利普点点头,接道:“对!喷气发动机的工作过程是一个不停吸气-压缩-燃烧-膨胀-喷气的循环。发动机各部件、流道各截面的压力、温度、流量等参数需要大量的试验计算,喷气发动机的整体方案设计,就是从循环参数选取这一极端重要又极端纠结的工程开始的。对于这些参数的选取,也是很有讲究的,我想它完全可以比喻成钢丝上找平衡!”
梅塞施密特一听,感慨道:“是啊!设计师有时候都过于理想,但是又不得不屈从于现实,要在各种性能中作出一定的取舍!菲利普,你赶快搞一个研制方案出来吧!有了方案,我们就好迅速投入研制!我也想尽快实现喷气发动机的量产。”
看着众人一脸期待的表情,菲利普道:“好!说到航空发动机的设计,好比丈母娘择婿!这喷气动机要想和心目中的飞机搭伙过日子,首先就得让飞机用户或是飞机制造商这个丈母娘挑中吧!”
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