最新航空發(fā)動機設計中的矛盾與統一-wenkub.com
2025-06-27 04:50 本頁面
【正文】 因此我們應當在工程實踐中積極研究矛盾和他們的關系，使主觀的認識和組織形式正確的反映和適應航空發(fā)動機設計、制造的客觀規(guī)律，把最多的精力集中于攻克處于支配地位的矛盾。優(yōu)秀的總體性能來源于各部件的穩(wěn)定和共同工作，而各部件的性能進步，支持著總體性能不斷開拓新的可能。因此成熟可靠的發(fā)動機往往需要在舊的設計基礎上不斷改進而得到，不斷趨于穩(wěn)妥，最新的科學技術總不能立刻應用于航空發(fā)動機設計的工程實踐之中。下圖為一典型壓氣機特性圖，可以看出，壓氣機的效率和增壓比的變化是非線性的，壓氣機高效工作的區(qū)間很小。但總體和部件之間也存在矛盾，這是航空發(fā)動機總體性能設計工程中不得不面對的重大矛盾，在我看來，也是航空發(fā)動機總體性能設計中的基本矛盾。若要提高良品率，則渦輪葉片冷卻通道的設計只能更加簡單，導致渦輪葉片壽命減少，頻繁的檢修、更換，同樣增加了成本。舉例來說，若渦輪葉片尖端與渦輪內涵道內壁縫隙設計值過小，則需要付出很大的代價對葉片和內壁進行高精度的加工，加工后的表面還需要高精度的檢測，這引起發(fā)動機制造的成本大幅上升。下圖為某空心渦輪葉片橫截面上展現的葉片內冷卻通道。這其中，結構設計和加工工藝之間也存在對立統一的關系。并且隨著科學探索、工程經驗、材料技術、加工工藝的不斷進步，四十多年來，渦輪風扇發(fā)動機的涵道比從1以內增加到如今CFM公司發(fā)展的LeapX發(fā)動機具有的高達12以上的涵道比。這進一步增加了發(fā)動機的質量。另一方面，隨著涵道比的增加，發(fā)動機結構也需要相應的變化。因此，渦輪風扇發(fā)動機比渦輪噴氣發(fā)動機經濟性能更好，適合民用航空飛機的使用。圖 2 民航飛機飛行任務剖面總結來說，在民航飛機飛行高度的問題中，飛行高度是矛盾的現象，而保證飛行安全、降低飛行成本則是矛盾的本質。此外，民航飛機在飛行過程中經歷起飛、爬升、高空巡航、下降、著陸這5個階段，根據飛行距離的變化，這五個階段在總飛行時間中所占的比例也會發(fā)生變化。對立體現在更高的飛行高度能夠減少推力需求和發(fā)動機做功，而更低的飛行高度能夠減少飛機的重量。綜合來說，飛行高度增加造成的機體加重，增加了發(fā)動機的油耗，提高了航空公司的成本。因此機艙內的空氣高壓與機艙外的大氣低壓使得客機機體承受了巨大的負荷，好像一個吹起的氣球。因此，越接近高空，發(fā)動機的耗油量越低，則民航公司越節(jié)省費用。本文從航空發(fā)動機總體設計工程實際出發(fā)，圍繞幾個主要的方面，分析了設計航空發(fā)動機過程中面臨的幾大主要矛盾以及他們之間對立統一的聯系，抽象、概括、總結出其中蘊含的自然辯證法原理。本文中以下將航空燃氣渦輪發(fā)動機簡稱為航空發(fā)動機或發(fā)動機。關鍵詞航空燃氣渦輪發(fā)動機；總體性能設計；矛盾關系 目錄摘要 I引言 1巡航高度的矛盾 1發(fā)動機涵道比設計的矛盾 3結構設計與加工工藝的矛盾 6部件性能和總體性能的矛盾 8結論與建議 10參考文獻 1212引言自
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