当前位置: 轮机 >> 轮机介绍 >> 飞机喷气发动机如此强大,为什么不用在汽车
飞机发动机的历史主要经历了三个阶段,19世纪末期随着内燃机在汽车上得以应用,人们开始考虑将内燃机装在飞机上作为动力源,年莱特兄弟把一台直列四缸水冷发动机改装之后,装在名为“飞行者一号”的实验飞机上,人类历史上的第一台飞行器正式诞生
星型发动机时期后来在战争的推动下,飞机发动机为了追求更大的动力,诞生了“星型发动机”
由于动力更强质量更轻,生存性能更强,星型发动机在两次世界大战期间被不断改进升级,大规模应用于轰炸机、运输机和战斗机
于此同时,涡轮喷气发动机也开始逐步得到普及,将飞机带入了喷气时代
燃气轮机时期喷气发动机通过将燃料燃烧时产生的气体高速喷出,从而获得大小相等的反作用力为飞机提供飞行驱动力
二战结束之后喷气发动机开始彻底取代传统活塞发动机,主要分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、还有涡轮螺旋桨发动机,由于遵循布雷顿循环,从本质上来说它们都是属于“燃气轮机”
工作时通过压气机吸入空气和燃料进行混合,在燃烧室燃烧之后变成高温高压的气流,随即流入燃气涡轮中膨胀做功,一小部分动力用来带动压气机继续工作,大部分能量用来为燃气轮机输出功率,在飞机上的燃气轮机,利用气流的高速喷出产生的推力来输出动力
而坦克轮船上燃气轮机则是利用高压废气推动轮扇转动,再通过末端齿轮与变速器连接,将动力输送到坦克履带或者轮船的螺旋桨
与活塞发动机的区别汽车上用的往复式活塞发动机和燃气轮机有很大的区别。汽车上的发动机是通过活塞上下运动,带动连杆曲轴这些部件形成力矩,相当于是把活塞的上下直线做功转化成了圆周做功
而燃气轮机则是跳过了直线做功,直接实现了圆周做功,这种独特的做功方式让燃气轮机在同体积的情况下拥有更强的动力
并且燃气轮机都会配备多级增压的压气机,可以将气压提升至40倍,即便是在高空氧气稀薄的环境下,依然能够获得足够的进气量,而汽车发动机的涡轮增压器相比于飞机发动机的压气机,简直就是小儿科的存在
以前的罗浮汽车和克莱斯勒曾经尝试将燃气轮机应用于汽车,但是经过数十年的努力最终还是放弃了,最大的原因有2个
高效转速区间窄第一个就是燃气轮机高效省油的转速区间非常窄,只要不是在最佳的转速区间,燃气轮机就会非常费油,怠速状态下的油耗,可以达到全力运行时的80%
并且燃气轮机的油门响应速度非常慢,需要持续按住油门才能顺利启动,而我们普通的家用汽车,低速堵车行驶和怠速等红绿灯的场景非常多,如果真的给汽车装上燃气轮机在城市道路走走停停,相信大部分车主绝对要气的吐血
而飞机轮船不属于陆地行驶工具,更容易让发动机保持在高效的区间持久运行
工作强度大、成本高第二个原因就是燃气轮机的成本比较高,发动机转速和工作温度要远远高于活塞发动机,比如飞机上的航空发动机,燃气涡轮的转速每分钟超过了1万转,温度高达度
相比于汽车活塞发动机的两三千转和几百度的温度,提升了不止一个量级,这对于材料的结构强度和所能承受的温度都有非常高的要求,成本自然也就越高。
并且燃气轮机的排放也比较严重,很难配备尾气净化装置,所以只能用在军用设备、飞机、轮船这类交通工具上