| 文/ 航小北的日常科普 有不少朋友坐飛機(jī)的時候應(yīng)該注意到飛機(jī)發(fā)動機(jī)的尾巴上有些時候會有鋸齒狀的邊緣，或者從發(fā)動機(jī)的尾噴口看進(jìn)去，里面有花瓣?duì)畹慕Y(jié)構(gòu)。這些東西到底是什么？跟飛機(jī)先進(jìn)與否有關(guān)系嗎？
↑飛機(jī)尾部的鋸齒狀結(jié)構(gòu)↑
↑飛機(jī)尾噴管內(nèi)的花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)↑ 出口氣流混合器和火焰穩(wěn)定器是兩個東西 估計(jì)有朋友會說，這題我會。尾噴口里面的那個東西是發(fā)動機(jī)的火焰穩(wěn)定器，跟飛機(jī)的加力飛行有關(guān)。 確實(shí)，我們經(jīng)常會在一些軍事報(bào)道中看到飛機(jī)發(fā)動機(jī)尾噴口內(nèi)部會有一圈圈鐵板狀的結(jié)構(gòu)，而一些有經(jīng)驗(yàn)的軍迷朋友甚至于能夠根據(jù)這些結(jié)構(gòu)的布置形式，再配合尾噴口的形狀來判斷這到底是什么發(fā)動機(jī)。
↑加力燃燒室中的火焰穩(wěn)定器↑ 那么，這些鐵板狀的結(jié)構(gòu)就是發(fā)動機(jī)加力燃燒室中的火焰穩(wěn)定器，是用來在加力燃燒室中穩(wěn)定火焰燃燒用的。簡單說，軍用發(fā)動機(jī)往往需要在發(fā)動機(jī)正常工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高推力，所以需要在發(fā)動機(jī)尾噴口位置噴入燃料，二次點(diǎn)燃，而這個位置就是所謂的加力燃燒室。
↑航空發(fā)動機(jī)中的加力燃燒室↑
↑飛機(jī)開啟加力推力可以進(jìn)一步增大發(fā)動機(jī)推力↑ 但是發(fā)動機(jī)尾噴口位置的氣流速度很高，就好像在大風(fēng)里面很難點(diǎn)燃火柴一樣，這個時候我們往往要伸出手擋住風(fēng)，利用手背后的寧靜之地來點(diǎn)燃火柴，發(fā)動機(jī)也一樣，需要在加力燃燒室安裝所謂的“火焰穩(wěn)定器”，其實(shí)就是一塊擋板，可以擋住洶涌的來流，而點(diǎn)火裝置和噴油嘴就藏在這塊擋板的后面，保證火焰的穩(wěn)定燃燒。
↑火焰穩(wěn)定器的基本結(jié)構(gòu)↑ 但是今天我們經(jīng)常從民用飛機(jī)上看到的花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)，還真的不是火焰穩(wěn)定器，畢竟我們常見的那些民用發(fā)動機(jī)哪兒有加力燃燒室呀？這種花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)，是另外一種裝置，叫做出口氣流混合器。 好好的氣流，混合它干嘛？ 那么好好的 為什么要專門設(shè)計(jì)個氣流混合器呢？ 對于民用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)而言，我們可以根據(jù)氣流相對發(fā)動機(jī)的速度把氣流分成三層：最外面的那層氣流實(shí)際上就是空氣相對發(fā)動機(jī)的流動，速度最低；往里面的那層是經(jīng)過發(fā)動機(jī)風(fēng)扇加速的氣流，相當(dāng)于在外流的基礎(chǔ)上增加了一些速度，這部分氣流被稱為外涵道氣流，速度高了不少；再往里面的那一層氣流，是經(jīng)過風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪多道程序，所以氣流速度相對最高，被稱為內(nèi)涵道氣流。
↑發(fā)動機(jī)內(nèi)外氣流是如何分層的↑ 這就不得不說到一件事情：噪聲。我們聽到飛機(jī)巨大的噪聲，其實(shí)很大一部分就是來自于發(fā)動機(jī)中的燃燒和氣流流動，而之所以氣流流動會造成噪聲，主要原因之一，就是不同速度的氣流如果“硬碰硬”地撞到一起，那么就會產(chǎn)生巨大的噪音。 舉個大家容易理解的例子，手槍在發(fā)射的時候產(chǎn)生很大的聲響，其實(shí)也跟槍管內(nèi)的氣流速度過高、與外部靜止空氣產(chǎn)生“碰撞”有關(guān)，所以手槍消音器的作用其實(shí)就是讓快速噴出的燃?xì)馀c靜止空氣預(yù)先混合，這樣就可以有效消音了。
↑手槍消音器的工作原理↑
↑花瓣?duì)顨饬骰旌掀鞯墓ぷ髟怼?/p>
↑渦噴發(fā)動機(jī)上的氣流混合器↑
↑真正喪心病狂的花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)↑
除了花瓣?duì)畹臍饬骰旌掀魍猓忼X狀尾部邊緣結(jié)構(gòu)也可以讓氣流充分混合，從而降低噪音，但是氣流混合效率肯定是低于大開大合的花瓣?duì)罨旌掀鳎菫槭裁船F(xiàn)在反而看到鋸齒狀的氣流混合器越來越多，花瓣?duì)畹姆炊絹碓缴倌兀?/p>
↑外涵道氣流-內(nèi)涵道氣流和外涵道氣流-外流之間都有鋸齒結(jié)構(gòu)↑
↑各種各樣的氣流混合器↑
↑再小也是混合器↑ 首先，這個花瓣?duì)畹臍饬骰旌掀骺隙ú皇侵挥泻锰帥]有壞處的，在降低噪音的同時，這種花瓣?duì)罨旌掀骺赡軙档蜌饬髁鲃拥男剩斐赏屏Φ臏p小，另外，這么復(fù)雜的零件生產(chǎn)加工起來也是很復(fù)雜的，所以理論上是能不用盡量少用。 其次，隨著航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，尤其是民用航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，發(fā)動機(jī)尾噴口的噴氣速度是越來越低的（渦輪效率的提高、涵道比的增大等等），所以發(fā)動機(jī)不同區(qū)域氣流的速度差不像原來那么明顯，所以自然就換成了結(jié)構(gòu)更加簡單、效率更加高的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，或者干脆就不裝了。 |
