「冷知识」飞机发动机喷水加力——发动机进水后竟然更有劲儿?
资讯
2024-03-29
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(前排提醒~欢迎观看文章的视频版:https://www.ixigua.com/6901281479184253447)
上期咱不是讲了讲飞机发动机防水嘛,说平常你能见到的雨水,对飞机发动机来说,真的就是洒洒水,完全不影响。这期咱讲一个冷知识,建议看之前赶紧穿上秋裤,因为真的冷,保证大部分人不知道飞机发动机喷水加力。
飞机可能离你太远了,咱先说汽车,汽车发动机也有加水的。你注意啊,这个加水可不是你平常加的那个防冻液,我说的这个加水是直接加到气缸里,你是不是已经蒙圈了。至于为啥要加水,加水有啥用,咱先看看汽车发动机的工作原理,简单介绍一下。汽车的发动机它是内燃机,活塞的。初中学过,这活塞发动机有四个冲程,吸气压缩做功排气,一个劲循环,温度一直很高。气缸温度高有个坏处,那就是它会加热空气,热空气不好压缩啊。压缩的不够那氧气含量就低,燃烧就可能不充分,也就没劲,费油。
但是,如果在喷油之前先往气缸里面喷点水,这水滋啦一下就蒸发了,蒸发吸热,能给气缸降温,最后就能提高点效率。这水不能喷多了,万一蒸发不干净那就麻烦了。所以一次就喷一丢丢,不加也烧不坏,照样跑。现在宝马的M4 GTS就用的这种发动机,跟博世一块搞的。博世说喷点水能让发动机的效率提高13%,有点猛啊,不知道是不是吹牛。
讲完地上的,咱上天啊。这个飞机发动机,咱就说最时髦的涡扇。它和活塞发动机虽然都是热力机械,但是原理确实有点不一样。咋不一样,给你来点专业的,看俩图,别眨眼。活塞内燃机它的循环,是奥托循环。奥托,不是奥拓,别搞错了。理想的奥托循环,总结一下就是:0到1吸气,1到2的绝热压缩,2到3的等容压缩,3到4的绝热膨胀,4到1的等容膨胀,然后把废气排出,也就是1到0。
涡扇,也就是燃气轮机的循环,它是布雷顿循环。是由1到2绝热压缩、2到3等压加热、3到4绝热膨胀,最后4到1等压冷却,转一圈回来。如果没听懂别紧张,我就是装个逼,跟后面讲的东西关系不大。
这个涡扇,它也有压缩、加热、做功、排气这几个过程。具体这些都是咋操作的,可以看我前面的视频,都有。你可能不懂发动机,但是你肯定听说过,说发动机难造,它就难在材料上,燃烧室温度太高,一般的材料扛不住。你如果细心的话,可以注意到我上一期讲发动机防水的,说气体进到压气机后,这些气并非全都跑去燃烧室烧了,而是分出去一部分。那有人要问了,这吭哧吭哧抽点气不容易,为啥还要分出去啊?分出去这个气,一部分是供给空调了,这个我讲飞机空调那一期也讲了。另外还有一部分,它可比空调重要多了,那就是去冷却其他东西了,比如涡轮的叶片。这涡轮前面的温度可高,一两千度,谁能扛得住啊,而且还要转起来不能断。所以涡轮的叶片要做成空心的,从里面往外通空气,也就是在叶片和火之间形成个空气膜,防止叶片烧坏了。通的这个气,就是从压气机分出来的。
发动机这玩意可矛盾了,想把涡轮前的温度弄高点,因为温度高了推力大,但是太高了材料又受不了,所以没少在冷却上费功夫。这是现在,有这么好的材料,加工工艺也好了,能造出来空心的叶片。但是以前可没这本事,哪有啥空心叶片啊。所以为了大推力,人们就想点子了,就是咱们要说的往发动机里面喷水。喷水喷两个地方,第一个地方你应该能想到,给涡轮降温嘛,那就喷到它前面,也就是燃烧室。水蒸发汽化,吸热,就降温了。另外还有个用处,就是这个水蒸发之后,变成水蒸气,就相当于增大进气量了啊,经过涡轮后喷出去,推力也更大了。
这是喷在燃烧室,还有个地方也能喷水,那就是压气机前面。这有什么讲究呢?压气机的用处,之前咱说过,就是给空气增压,说白了就是增加空气的浓度。但是,压的过程中它发热啊,发热它就膨胀,反而又降低了空气浓度,影响了增压效果。所以,在压气机前面喷水,就能给空气降温,增压效果更好。往发动机里面喷水之后,发动机的推力会增大,但是它肯定也有坏处,要不然现在为啥都不用了呢?其中一个坏处,就是费油。因为你喷水之后,不可避免会降低火焰的温度,火焰温度太低这燃烧就不充分,飞机就会冒黑烟,这黑烟就是碳,能量都跑了。
说到这岔个题啊,之前上课时,老师问我们,怎么通过发动机尾部的火焰颜色来判断它的性能。我清晰地记得,我当时回答的是看有没有黑烟,老师当时就笑了,他说你这回答的也没毛病,但是呢,哪个飞机发动机能这么垃圾还TM冒黑烟啊?实际怎么判断呢,就是看火焰颜色是发蓝还是发红,蓝色火焰的它温度更高,红色的就偏低。
咱回归正题啊,往发动机里面喷水,偶尔喷一次还可以,但是啥都得讲究个量啊,马克思说量变引起质变,苏轼说强lu灰飞烟灭,你懂吧。喷水也不能喷多了,因为你喷水它多多少少都会腐蚀发动机,所以也就是需要大推力的时候喷一下,比如起飞或者格斗时。现在很少用了,材料和加工工艺比以前好多了,而且,我用加力燃烧室,这特么不香吗?
另外就是,实际喷的一般水和酒精的混合物,差不多一半一半。水里面加点酒精,哎呀那好使,不影响蒸发降温,酒精能烧,而且还能防冻,因为酒精凝固点低嘛,防止水箱结冰。最后,水里面加酒精还有个用处,你估计想不到,酒精加水那不就是酒吗?飞行员在天上飞,如果不打仗,那他无聊啊,上天之前带点花生米,再天上还能喝点,哎呀带劲(开玩笑~~)。
其实发动机里面喷水加力,不只是军机这么干,民机也有。像著名的波音707以及波音747的早期型号,发动机没劲儿,起飞时都要喷点水。关于这个发动机喷水,还出过事,还死了人。这个事故的原因啊,说实话有点搞笑,虽然这么说有点不合适,毕竟出了人命。这个事,是在1971年,德国的一架飞机,BAC111,这飞机你可能没听说过,英国产的。这个飞机,装了发动机喷水系统,但是,本来应该装水的水箱,被人搞错了,里面装的是油。这就太可怕了,本来燃烧室温度就高,还想着喷点水降温,结果你喷的是油,又加了一把火,这温度就更高了,肯定扛不住。导致两个发动机在天上全坏了,机上一共121个人,死了22个。
好,关于这个发动机喷水加力,咱就说到这啊,请求点个赞,再来个关注,我离100万粉丝就只差99万多点了,很快啊!我这只是抛砖引玉,你要有啥纠正或者补充,欢迎评论区留言啊,我是造飞机的马卡耶夫,拜拜嗷!
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上期咱不是讲了讲飞机发动机防水嘛,说平常你能见到的雨水,对飞机发动机来说,真的就是洒洒水,完全不影响。这期咱讲一个冷知识,建议看之前赶紧穿上秋裤,因为真的冷,保证大部分人不知道飞机发动机喷水加力。
飞机可能离你太远了,咱先说汽车,汽车发动机也有加水的。你注意啊,这个加水可不是你平常加的那个防冻液,我说的这个加水是直接加到气缸里,你是不是已经蒙圈了。至于为啥要加水,加水有啥用,咱先看看汽车发动机的工作原理,简单介绍一下。汽车的发动机它是内燃机,活塞的。初中学过,这活塞发动机有四个冲程,吸气压缩做功排气,一个劲循环,温度一直很高。气缸温度高有个坏处,那就是它会加热空气,热空气不好压缩啊。压缩的不够那氧气含量就低,燃烧就可能不充分,也就没劲,费油。
但是,如果在喷油之前先往气缸里面喷点水,这水滋啦一下就蒸发了,蒸发吸热,能给气缸降温,最后就能提高点效率。这水不能喷多了,万一蒸发不干净那就麻烦了。所以一次就喷一丢丢,不加也烧不坏,照样跑。现在宝马的M4 GTS就用的这种发动机,跟博世一块搞的。博世说喷点水能让发动机的效率提高13%,有点猛啊,不知道是不是吹牛。
讲完地上的,咱上天啊。这个飞机发动机,咱就说最时髦的涡扇。它和活塞发动机虽然都是热力机械,但是原理确实有点不一样。咋不一样,给你来点专业的,看俩图,别眨眼。活塞内燃机它的循环,是奥托循环。奥托,不是奥拓,别搞错了。理想的奥托循环,总结一下就是:0到1吸气,1到2的绝热压缩,2到3的等容压缩,3到4的绝热膨胀,4到1的等容膨胀,然后把废气排出,也就是1到0。
涡扇,也就是燃气轮机的循环,它是布雷顿循环。是由1到2绝热压缩、2到3等压加热、3到4绝热膨胀,最后4到1等压冷却,转一圈回来。如果没听懂别紧张,我就是装个逼,跟后面讲的东西关系不大。
这个涡扇,它也有压缩、加热、做功、排气这几个过程。具体这些都是咋操作的,可以看我前面的视频,都有。你可能不懂发动机,但是你肯定听说过,说发动机难造,它就难在材料上,燃烧室温度太高,一般的材料扛不住。你如果细心的话,可以注意到我上一期讲发动机防水的,说气体进到压气机后,这些气并非全都跑去燃烧室烧了,而是分出去一部分。那有人要问了,这吭哧吭哧抽点气不容易,为啥还要分出去啊?分出去这个气,一部分是供给空调了,这个我讲飞机空调那一期也讲了。另外还有一部分,它可比空调重要多了,那就是去冷却其他东西了,比如涡轮的叶片。这涡轮前面的温度可高,一两千度,谁能扛得住啊,而且还要转起来不能断。所以涡轮的叶片要做成空心的,从里面往外通空气,也就是在叶片和火之间形成个空气膜,防止叶片烧坏了。通的这个气,就是从压气机分出来的。
发动机这玩意可矛盾了,想把涡轮前的温度弄高点,因为温度高了推力大,但是太高了材料又受不了,所以没少在冷却上费功夫。这是现在,有这么好的材料,加工工艺也好了,能造出来空心的叶片。但是以前可没这本事,哪有啥空心叶片啊。所以为了大推力,人们就想点子了,就是咱们要说的往发动机里面喷水。喷水喷两个地方,第一个地方你应该能想到,给涡轮降温嘛,那就喷到它前面,也就是燃烧室。水蒸发汽化,吸热,就降温了。另外还有个用处,就是这个水蒸发之后,变成水蒸气,就相当于增大进气量了啊,经过涡轮后喷出去,推力也更大了。
这是喷在燃烧室,还有个地方也能喷水,那就是压气机前面。这有什么讲究呢?压气机的用处,之前咱说过,就是给空气增压,说白了就是增加空气的浓度。但是,压的过程中它发热啊,发热它就膨胀,反而又降低了空气浓度,影响了增压效果。所以,在压气机前面喷水,就能给空气降温,增压效果更好。往发动机里面喷水之后,发动机的推力会增大,但是它肯定也有坏处,要不然现在为啥都不用了呢?其中一个坏处,就是费油。因为你喷水之后,不可避免会降低火焰的温度,火焰温度太低这燃烧就不充分,飞机就会冒黑烟,这黑烟就是碳,能量都跑了。
说到这岔个题啊,之前上课时,老师问我们,怎么通过发动机尾部的火焰颜色来判断它的性能。我清晰地记得,我当时回答的是看有没有黑烟,老师当时就笑了,他说你这回答的也没毛病,但是呢,哪个飞机发动机能这么垃圾还TM冒黑烟啊?实际怎么判断呢,就是看火焰颜色是发蓝还是发红,蓝色火焰的它温度更高,红色的就偏低。
咱回归正题啊,往发动机里面喷水,偶尔喷一次还可以,但是啥都得讲究个量啊,马克思说量变引起质变,苏轼说强lu灰飞烟灭,你懂吧。喷水也不能喷多了,因为你喷水它多多少少都会腐蚀发动机,所以也就是需要大推力的时候喷一下,比如起飞或者格斗时。现在很少用了,材料和加工工艺比以前好多了,而且,我用加力燃烧室,这特么不香吗?
另外就是,实际喷的一般水和酒精的混合物,差不多一半一半。水里面加点酒精,哎呀那好使,不影响蒸发降温,酒精能烧,而且还能防冻,因为酒精凝固点低嘛,防止水箱结冰。最后,水里面加酒精还有个用处,你估计想不到,酒精加水那不就是酒吗?飞行员在天上飞,如果不打仗,那他无聊啊,上天之前带点花生米,再天上还能喝点,哎呀带劲(开玩笑~~)。
其实发动机里面喷水加力,不只是军机这么干,民机也有。像著名的波音707以及波音747的早期型号,发动机没劲儿,起飞时都要喷点水。关于这个发动机喷水,还出过事,还死了人。这个事故的原因啊,说实话有点搞笑,虽然这么说有点不合适,毕竟出了人命。这个事,是在1971年,德国的一架飞机,BAC111,这飞机你可能没听说过,英国产的。这个飞机,装了发动机喷水系统,但是,本来应该装水的水箱,被人搞错了,里面装的是油。这就太可怕了,本来燃烧室温度就高,还想着喷点水降温,结果你喷的是油,又加了一把火,这温度就更高了,肯定扛不住。导致两个发动机在天上全坏了,机上一共121个人,死了22个。
好,关于这个发动机喷水加力,咱就说到这啊,请求点个赞,再来个关注,我离100万粉丝就只差99万多点了,很快啊!我这只是抛砖引玉,你要有啥纠正或者补充,欢迎评论区留言啊,我是造飞机的马卡耶夫,拜拜嗷!
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