了解喷气发动机主要部件及其功能

喷气发动机使用空气和燃料产生动力，以通过排气提供推力或驱动连接到螺旋桨或转子叶片的轴。喷气发动机由冷部分和热部分组成。冷段包括进气口、旁通管道、压缩机、扩压器和驱动轴。热区由燃烧室、涡轮、喷嘴、加力燃烧室和排气装置组成。喷气发动机的工作原理是吸入冷空气，将其压缩，与燃料混合，燃烧，然后将其从废气中排出。本文将进一步讨论喷气发动机的主要部件。

喷气发动机热区由哪些部分组成？

喷气发动机的热部分始于燃烧室，也称为气体发生器。此处产生热气体，并向后移动并膨胀，穿过涡轮叶片、超音速喷嘴、加力燃烧器，最后穿过排气管。之所以称为热段，是因为它包含燃烧室中产生的热气体。排气温度范围为 550–850 °C，使用加力燃烧室时温度可达 1,500 °C。

1。燃烧室

燃烧室是空气和燃料混合并点燃的地方。燃烧室必须将气流速度从 80-500 英尺/秒左右减慢，并在火焰点燃的中间形成一个死区。燃料在燃烧室周围旋转，以确保与空气适当混合。从燃烧室释放的气体温度在 1,800–2,000 °C 范围内。为了防止腔室熔化，有两件事是必要的。首先，引入来自预燃烧气流的一些空气作为热气体和燃烧室之间的边界层。其次，燃烧室由涂有陶瓷涂层的钛合金制成。这些非常薄的陶瓷涂层可将材料温度降低至 300 °C 左右。钛燃烧室经过铸造，然后焊接在一起，然后涂上陶瓷涂层。

2。涡轮机

然后热气体离开燃烧室并快速膨胀。气体的膨胀部分被涡轮叶片吸收以使其旋转。涡轮叶片通过驱动轴连接到压缩机叶片以吸入新空气。涡轮叶片由单一镍基合金晶体制成，可防止金属边界层之间的蠕变。涡轮叶片还涂有陶瓷涂层，以防止它们熔化。除了涂层之外，叶片还具有内部空气通道，允许冷空气从表面上的孔排出，从而在叶片上形成冷空气边界层。

3。超音速喷嘴

在大多数喷气发动机中，排气喷嘴是收敛管道。它将气流加速到超音速，以引入发动机外部的自由流速度。 

4。加力

加力燃烧室只是燃油喷射系统，可在燃烧后的热气体中添加额外的燃料，从而在短时间内为发动机提供额外的动力。对于带有加力燃烧室的喷气发动机，通常有一个双层壁，其间有气隙。现有的热气体与来自发动机前部的冷空气流通过称为发动机内壁的空间混合。这也可以防止热量传递到飞机结构。 

5。排气

排出废气的废气温度在 550–850 °C 范围内。为了承受这些条件，排气装置由镍合金或钛合金制成。 Inconel® 是一种常用的镍合金。 

喷气发动机冷段由哪些部分组成？

喷气发动机冷段内部有进气口、压缩机、旁通管道、连接压缩机和涡轮叶片的轴以及扩散器部分。由于空气的摩擦和压缩，发动机的冷部分实际上可能非常热。  然而，冷段与发动机的热段相比是冷的，热段是燃烧室到排气管。

1。进气口

进气口看似简单，其实相当复杂。进气口的几何形状可以是收敛的或发散的。对于速度低于 0.5 马赫的发动机，使用会聚进气口将空气加速到大约 0.5 马赫。对于运行速度高于 0.5 马赫的发动机，使用发散管道将空气速度减慢至 0.5 马赫。进气口还配备了加热系统，以防止结冰，结冰会产生湍流进入发动机，如果结冰大块脱落，可能会导致发动机熄火。 

2。轴

燃气轮机的轴将动力从发动机后部的涡轮盘传输到前部的压缩机叶片，以允许压缩机吸入空气。轴的数量取决于发动机的线轴。单轴发动机具有一个压缩机盘、一个涡轮盘和一根轴。双转子有两个压缩机和涡轮盘以及轴，它们彼此独立移动。喷气发动机的轴由热处理钢制成，因为它们需要承受极端的温度和扭矩。轴通常使用车床由大块钢加工而成。 

3。压缩机

压缩机用于通过增加空气的动能来压缩进入的气流。然后扩散器减慢空气速度并将动能转换为势能（压力），从而提高发动机的效率。压缩机可以是径流式叶轮，其加速向外流动至扩散器。或者压缩机可以是轴流式压缩机，其加速向后至扩散器的气流。两种刀片传统上均由钛、铝或钢制成。钛通常因其重量轻、耐腐蚀和抗蠕变而成为首选。碳纤维叶片也得到使用，尤其是在 GEnx 发动机中。金属压缩机叶片用熔融金属铸造、冷却，然后加工成最终形状。 

4。旁路管道

旁通管道允许旁通风扇压缩的空气在发动机核心外部流动，并用作推力或重新引入发动机以实现冷却功能。旁通管道是发动机的很大一部分，因此通常由铝或碳纤维制成，以减轻重量。铝用于制造安装在管道上的面板。碳纤维管道是通过将碳纤维铺设到模具中并用树脂固化而制成的。固化后，碳纤维板可以安装到发动机上以形成管道。 

5。拆弹器部分

扩压器部分用于将压缩机叶片产生的空气动能转化为势（压力）能，以提高燃烧效率。扩压器通常是定子叶片，本质上是静态压缩机叶片，用于减慢发动机中的气流。定子叶片由钢或镍基合金（例如 Inconel®）制成。 

什么是喷气发动机？

喷气发动机是由进气口、压缩机、扩压器、燃烧室、涡轮机和排气装置构成的发动机。喷气发动机要么通过排气提供推力，要么驱动涡轮盘，涡轮盘驱动螺旋桨或直升机主旋翼。喷气发动机以连续循环方式工作，在此期间始终吸入、压缩、燃烧和排出空气流。 

喷气发动机是由零件组装而成的大型复杂机器。一旦发动机的设计获得批准，就需要制造部件。其中一些将在内部制造，但许多将从其他公司引进然后组装。例如，劳斯莱斯遄达汽车由八个模块制成。燃烧室和压缩机等主要部件是单独制造的，然后在最终生产时组合在一起。主要部件组装完毕后，添加电缆和液压系统等附件。制造的最后阶段是测试，在此期间发动机在测试台上运行，以确保其满足运行性能规格。 有关更多信息，请参阅我们的指南：什么是铝铸造？

喷气发动机如何工作？

喷气发动机的工作原理是从进气口吸入空气并对其进行压缩。压缩是通过快速加速和减速空气来产生动能并将其转化为压力能来实现的。然后压缩空气与燃料混合并点燃。点燃的混合物随后迅速膨胀。膨胀的气体有两个作用，首先它驱动涡轮机，涡轮机驱动压缩机吸入更多空气。其次，它通过通过排气口快速离开推力或驱动另一组驱动直升机螺旋桨或主旋翼头的涡轮来推动飞机。 

喷气发动机是如何制造的？

喷气发动机是由零件组装而成的大型复杂机器。一旦发动机的设计获得批准，就需要制造部件。其中一些将在内部制造，但许多将从其他公司引进然后组装。例如，劳斯莱斯遄达汽车由八个模块制成。燃烧室和压缩机等主要部件是单独制造的，然后在最终生产时组合在一起。主要部件组装完毕后，添加电缆和液压系统等附件。制造的最后阶段是测试，在此期间发动机在测试台上运行，以确保其满足运行性能规格。

喷气发动机的材料成分是什么？

由于喷气发动机要承受极端的负载和环境，因此由许多先进、坚固且轻质的材料制成。飞行需要巨大的力量，因此将重量保持在最低限度，同时将功率最大化是喷气发动机制造商的一个关键目标。 大多数材料是金属合金，其中包括：

1. 镍基合金
2. 钴基合金
3. 钛合金

发动机还使用非金属材料，例如：

1. 碳化硅
2. 碳纤维

由于喷气发动机的极端工作条件以及发动机必须遵守的安全要求，制造喷气发动机极其困难。喷气发动机要承受极端的热负荷、机械负荷和空气动力负荷。出于安全原因，它们的故障率还必须非常低。这两个因素结合在一起，导致喷气发动机的制造变得如此困难。 

此外，喷气发动机的某些部件是 3D 打印的。虽然由于所需的机械性能，打印发动机零件具有挑战性，但现在某些零件的生产采用了这种方法。通用电气的 GE9X 拥有 3D 打印的涡轮叶片，该叶片使用 TiAl 材料，但这种材料太脆，无法使用其他制造技术。 有关更多信息，请参阅我们的航空航天工业 3D 打印指南。

制造喷气发动机部件的质量控制如何？

许多制造商都遵守 AS9100，这是 ISO 9001 质量管理体系 (QMS) 的航空版。 AS9100 是国际公认的标准，规定了有效质量管理的要求。这些要求包括实施工作系统并使用正确的文档来确保所有零件都具有正确的质量并且可追溯。