超燃沖壓發(fā)動機(jī)是指燃料在超聲速氣流中進(jìn)行燃燒的沖壓發(fā)動機(jī).doc

超燃沖壓發(fā)動機(jī)是指燃料在超聲速氣流中進(jìn)行燃燒的沖壓發(fā)動機(jī)。在采用碳?xì)淙剂蠒r，超燃沖壓發(fā)動機(jī)的飛行M數(shù)在8以下，當(dāng)使用液氫燃料時，其飛行M數(shù)可達(dá)到625。超聲速或高超聲速氣流在進(jìn)氣道擴(kuò)壓到位置4的較低超聲速，然后燃料從壁面和/或氣流中的突出物噴入，在超聲速燃燒室中與空氣混合并燃燒，最后，燃燒后的氣體經(jīng)擴(kuò)張型的噴管排出。 高超聲速飛行器（飛行M數(shù)超過聲速5倍的有翼和無翼飛行器）是未來軍民用航空器的戰(zhàn)略發(fā)展方向，被稱為繼螺旋槳、渦輪噴氣推進(jìn)飛行器之后航空史上的第三次革命。超燃沖壓發(fā)動機(jī)是實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行器的首要關(guān)鍵技術(shù)，是目前世界各國競相發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。 目前，國外發(fā)展較多的超燃沖壓發(fā)動機(jī)包括亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)和亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)。亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)是指發(fā)動機(jī)可以亞燃和超燃沖壓兩種模式工作的發(fā)動機(jī)。當(dāng)發(fā)動機(jī)飛行M數(shù)大于6時，實(shí)現(xiàn)超音速燃燒，當(dāng)馬赫數(shù)低于6時。實(shí)現(xiàn)亞音速燃燒。目前，美國、俄羅斯都研究了這種類型的發(fā)動機(jī)，NASA正在進(jìn)行飛行試驗(yàn)的就是這種類型的發(fā)動機(jī)。亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道分為兩部分：一部分引導(dǎo)部分來流進(jìn)入亞音速燃燒室，另一部分引導(dǎo)其余來流發(fā)動機(jī)制動原理進(jìn)入超音速燃燒室。這種發(fā)動機(jī)適用于巡航導(dǎo)彈這樣的一次性使用的飛行器。 盡管超燃沖壓發(fā)動機(jī)有許多優(yōu)勢，是高超音速飛行器的最佳吸氣式動力，但它不能獨(dú)立完成從起飛到高超音速飛行的全過程，因此人們提出了組合式動力的概念，這種方案的馬赫數(shù)范圍是015，用于可在地面起降的有人駕駛空天飛機(jī)。國外已經(jīng)研究過的組合式超燃沖壓發(fā)動機(jī)主要有渦輪/超燃沖壓和火箭/超燃沖壓等。這種組合發(fā)動機(jī)可能成為21世紀(jì)從地面起降的可重復(fù)使用的空天飛機(jī)的動力。1 編輯本段發(fā)展歷史用超燃沖壓發(fā)動機(jī)來做推動力并不是一個新概念。國外超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展已有50多年的歷史。20世紀(jì)90年代，最早的專利就記錄在案了。60年代中期，一些超燃沖壓發(fā)動機(jī)已經(jīng)進(jìn)行過飛行試驗(yàn)，最高速度達(dá)到馬赫數(shù)7.3。通用電氣公司、聯(lián)合技術(shù)公司、馬夸特公司、約翰霍普金斯大學(xué)APL實(shí)驗(yàn)室以及NASA蘭利研究中心等研制出典型的氫燃料超燃沖壓發(fā)動機(jī)（相同燃料也用于航天飛機(jī)和其他液體火箭助推器）。 80年代中期，美國政府啟動了以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的國家空天飛機(jī)計劃。但是，隨著冷戰(zhàn)結(jié)束、財政緊縮，美國政府不得不在1994年取消這個計劃，當(dāng)時他們已經(jīng)投資了近20億美元。2004年，NASA的HyperX計劃完成，成功地進(jìn)行了兩次氫燃料超燃沖壓發(fā)動機(jī)的飛行試驗(yàn)。這兩次飛行都是在單一速度和高度下，持續(xù)了數(shù)秒。 同年末，X43A超燃沖壓發(fā)動機(jī)試驗(yàn)飛行器創(chuàng)造了馬赫數(shù)9.6的記錄。美國空軍正在試圖利用下一代超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)，在一定速度和高度的范圍內(nèi)加速飛行器，并采用液體碳?xì)淙剂献鳛榘l(fā)動機(jī)的燃料，另外還要用它來冷卻發(fā)動機(jī)。 超燃沖壓發(fā)動機(jī)計劃還是美國的 X-43超燃沖壓發(fā)動機(jī)，可以在攀升過程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑，從飛行中獲取氧氣，節(jié)省重量，就意味著在消耗相同質(zhì)量推進(jìn)劑的條件下，超燃沖壓發(fā)動機(jī)能夠產(chǎn)生4倍于火箭的推力。經(jīng)過幾十年間歇式的發(fā)展，超燃沖壓發(fā)動機(jī)終于插上翅膀，成為現(xiàn)實(shí)。研究人員計劃在2007年、2008年進(jìn)行關(guān)鍵的全尺寸發(fā)動機(jī)地面試驗(yàn)，并在2009年展開一系列突破技術(shù)屏障的飛行試驗(yàn)。 目前已從概念和原理探索階段進(jìn)入了以飛行器為應(yīng)用背景的先期技術(shù)開發(fā)階段。預(yù)計，到2010年，以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的高超聲速巡航導(dǎo)彈將問世。到2025年，以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的高超聲速轟炸機(jī)和空天飛機(jī)將有可能投入使用。 編輯本段主要特點(diǎn)一是超燃沖壓發(fā)動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低、比沖（單位質(zhì)量流量推進(jìn)劑產(chǎn)生的推力）高和速度快的優(yōu)點(diǎn)。與火箭發(fā)動機(jī)相比，超燃沖壓發(fā)動機(jī)無需攜帶氧化劑。 因此，有效載荷更大，適用于高超聲速巡航導(dǎo)彈、高超聲速航空器、跨大氣層飛行器、可重復(fù)使用的空間發(fā)射器和單級入軌空天飛機(jī)的動力。由于有重要的軍事和航空航天應(yīng)用前景，超燃沖壓發(fā)動機(jī)備受世界各國重視。昂貴的試驗(yàn)費(fèi)用是制約超燃沖壓發(fā)動機(jī)研制的主要因素之一。 二是超燃沖壓發(fā)動機(jī)的缺點(diǎn)是在靜止?fàn)顟B(tài)下不能自行啟動，須用助推方法將其推進(jìn)到一定速度后才能有效工作，且其低速性能不好。 編輯本段航空航天中的運(yùn)用噴氣式發(fā)動機(jī)的燃料燃燒需要氧氣，但大氣層外沒有足夠的氧氣來維持燃燒。因此，飛往太空需要火箭推進(jìn)，還要攜帶燃料和氧化劑。即使像航天飛機(jī)這樣當(dāng)今最先進(jìn)的發(fā)射系統(tǒng)，液氧和固體氧化劑也占去了發(fā)射重量的一半，這才保證了在進(jìn)入地球軌道的整個航程中，燃料能持續(xù)燃燒。超聲速燃燒沖壓式發(fā)動機(jī)可能是解決方法之一。它簡稱超燃沖壓發(fā)動機(jī)，可以在攀升過程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑從飛行中獲取氧氣。節(jié)省重量，就意味著在消耗相同質(zhì)量推進(jìn)劑的條件下，超燃沖壓發(fā)動機(jī)能夠產(chǎn)生4倍于火箭的推力。經(jīng)過幾十年間歇式的發(fā)展，超燃沖壓發(fā)動機(jī)終于插上翅膀，成為現(xiàn)實(shí)。研究人員計劃在2007年、2008年進(jìn)行關(guān)鍵的全尺寸發(fā)動機(jī)地面試驗(yàn)，并在2009年展開一系列突破技術(shù)屏障的飛行試驗(yàn)。 編輯本段主要類型經(jīng)過多年的發(fā)展，國外已研究設(shè)計過多種超燃沖壓發(fā)動機(jī)的方案。主要包括普通超燃沖壓發(fā)動機(jī)、亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)、亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)、吸氣式預(yù)燃室超燃沖壓發(fā)動機(jī)、引射超燃沖壓發(fā)動機(jī)、整體式火箭液體超燃沖壓發(fā)動機(jī)、固體雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)和超燃組合發(fā)動機(jī)等。其中，雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)和雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)是研究最多的兩種類型。 雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)是指發(fā)動機(jī)可以亞燃和超燃沖壓兩種模式工作的發(fā)動機(jī)。當(dāng)發(fā)動機(jī)的飛行M數(shù)低于6時，在超燃沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)產(chǎn)生正激波，實(shí)現(xiàn)亞聲速燃燒；當(dāng)M數(shù)大于6時，實(shí)現(xiàn)超聲速燃燒，使超燃沖壓發(fā)動機(jī)的M數(shù)下限降到3，擴(kuò)展了超燃沖壓發(fā)動機(jī)的工作范圍。 HyShot目前，美國、俄羅斯都研究了這種類型的發(fā)動機(jī)，俄羅斯多次飛行試驗(yàn)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)就是這種類型的發(fā)動機(jī)。NASA即將進(jìn)行飛行試驗(yàn)的也是這種類型的發(fā)動機(jī)。這種超燃沖壓發(fā)動機(jī)可用于高超聲速的巡航導(dǎo)彈、無人駕駛飛機(jī)和有人駕駛飛機(jī)。 雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)對于采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動機(jī)來說，當(dāng)發(fā)動機(jī)在M34.5范圍工作時，會發(fā)生燃料不易著火的問題，為解決這一問題。人們提出了亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)概念。這種發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道分為兩部分：一部分引導(dǎo)部分來流進(jìn)入亞聲速燃燒室，另一部分引導(dǎo)其余來流進(jìn)入超聲速燃燒室。突擴(kuò)的亞聲速燃燒室起超燃燃燒室點(diǎn)火源的作用，使低M數(shù)下，燃料的熱量得以有效釋放。由于亞燃預(yù)燃室以富油方式工作，不存在亞燃沖壓在貧油條件下的燃燒室-進(jìn)氣道不穩(wěn)定性。這種方案技術(shù)風(fēng)險小，發(fā)展費(fèi)用較低，較適合巡航導(dǎo)彈這樣的一次性使用的飛行器。目前，掌握該技術(shù)的主要是美國霍布金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室。 超燃組合發(fā)動機(jī)盡管超燃沖壓發(fā)動機(jī)有許多優(yōu)勢，是高超聲速飛行器的最佳吸氣式動力，但它不能獨(dú)立完成從起飛到高超聲速飛行的全過程，因此人們提出了組合式動力的概念。早在50年代對超燃沖壓概念進(jìn)行論證時，人們就提出了以超燃沖壓為主的組合式動力的方案，這種方案的M數(shù)范圍是015甚至25。用于可在地面起降的有人駕駛空天飛機(jī)。至今，已經(jīng)研究過的組合式超燃沖壓發(fā)動機(jī)類型很多，包括渦輪/亞燃/超燃沖壓、火箭/超燃沖壓等。這種發(fā)動機(jī)將成為21世紀(jì)從地面起降的空天飛機(jī)的動力。 編輯本段超燃沖壓發(fā)動機(jī)原理沖發(fā)發(fā)動機(jī)的原理比渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的原理發(fā)現(xiàn)要早很多，無非就是空氣以超音速進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒室與燃料混合點(diǎn)燃，由于其本身的能量，空氣已經(jīng)不需要再壓縮，所以可以完全省略渦輪和相關(guān)的復(fù)雜設(shè)計，把噴氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)最簡化。 超燃沖壓發(fā)動機(jī)屬于沖壓發(fā)動機(jī)范疇。與一般的沖壓發(fā)動機(jī)不同的是發(fā)動機(jī)進(jìn)氣前與進(jìn)氣后其氣流都維持在5馬赫的高超音速以上。而一般的沖壓發(fā)動機(jī)則需要把氣流減速增壓。但氣流速度一旦達(dá)到了5馬赫的高超音速以上時，氣流減速增壓所帶來的高壓強(qiáng)高溫度會超過發(fā)動機(jī)材料承受極限。所以解決最好的辦法就是以高超音速吸氣后經(jīng)過燃燒后馬上高超音速噴出。這樣發(fā)動機(jī)內(nèi)滯留的靜壓靜溫就不會威脅發(fā)動機(jī)正常運(yùn)作。而其中超燃沖壓發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)之一是點(diǎn)火技術(shù)，在高超音速中添加燃料并點(diǎn)火無異于在龍卷風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴！ 超燃沖壓發(fā)動機(jī)沖發(fā)發(fā)動機(jī)的原理比渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的原理發(fā)現(xiàn)要早很多，無非就是空氣以超音速進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒室與燃料混合點(diǎn)燃，由于其本身的能量，空氣已經(jīng)不需要再壓縮，所以可以完全省略渦輪和相關(guān)的復(fù)雜設(shè)計，把噴氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)最簡化。 編輯本段關(guān)鍵技術(shù)燃料的噴射、摻混、點(diǎn)火流過超燃沖壓發(fā)動機(jī)的氣流速度始終為超聲速，空氣流過飛行器體內(nèi)通常只有幾毫秒的滯留時間，要想在這樣短的時間內(nèi)完成壓縮、增壓，并與燃料在超聲速流動狀態(tài)迅速、均勻穩(wěn)定地完成低損失、高效率的摻混、點(diǎn)火并燃燒是十分困難的，燃料與空氣的摻混好壞直接影響發(fā)動機(jī)的長度和熱負(fù)荷。因此，應(yīng)對發(fā)動機(jī)尺寸、形狀、燃料種類、噴注器設(shè)計、燃燒機(jī)理等多方面的因素進(jìn)行綜合性理論和試驗(yàn)研究。 燃燒室的設(shè)計由于來流不均勻，超燃沖壓發(fā)動機(jī)的燃燒室的工作非常復(fù)雜。因此，燃燒室的設(shè)計和試驗(yàn)特別是超聲速燃燒過程的研究非常重要。盡管數(shù)值模擬技術(shù)已發(fā)展到了相當(dāng)高的水平，但這種發(fā)動機(jī)燃燒室的研究發(fā)展還主要依靠試驗(yàn)。高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)研究對試驗(yàn)設(shè)備的要求很高，要模擬的氣動參數(shù)變化范圍大。而且，只有有限的試驗(yàn)可在地面進(jìn)行，大部分問題必須通過飛行試驗(yàn)解決。 一體化設(shè)計超燃沖壓發(fā)動機(jī)的機(jī)體/發(fā)動機(jī)的一體化設(shè)計是非常復(fù)雜的技術(shù)，包括氣動力一體化、結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化、燃料供應(yīng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計一體化和調(diào)節(jié)控制設(shè)計一體化。 耐高溫材料和吸熱燃料這兩項(xiàng)技術(shù)是超燃沖壓發(fā)動機(jī)的基本技術(shù)，由于高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)極高的熱負(fù)荷，因此需要耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料，同時需要燃料在工作過程中完成許多部件的冷卻任務(wù)。低溫液氫是吸引人的燃料和冷卻劑，但它的密度太小，需要較大的容積。對于導(dǎo)彈來說，由于機(jī)動性和長時間儲存要求，需要更合適的吸熱燃料。 火焰保持器研究人員在工作中進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)和并行的設(shè)計。如果SJX611工作的好，將保持現(xiàn)有的設(shè)計不變，但是，如果性能比預(yù)想的差，將用SJX612做替代。 熱平衡在采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動機(jī)中，燃料還作為冷卻劑。達(dá)到一個熱平衡，使發(fā)動機(jī)攜帶的燃料與燃燒所需的燃料量相當(dāng)是非常重要的。但是，在魯棒的超燃沖壓發(fā)動機(jī)計劃下，冷卻的燃油需求量可能超出燃燒所需的燃料量，這意味著用于冷卻的燃料量將比燃燒消耗的燃料多。這樣，熱的多余燃料必然堆積在發(fā)動機(jī)的某處，這將有可能使飛行器的航程受影響。替代的方案是在更低的速度下飛行，以減少達(dá)到正確熱平衡的熱負(fù)荷。 燃料的噴射在魯棒的超燃沖壓發(fā)動機(jī)計劃下，出于結(jié)構(gòu)上的考慮，發(fā)動機(jī)的流路可能是圓形的或橢圓形的。這將加劇燃料進(jìn)入燃燒流的問題。解決這個問題的方案是采用在第一級噴射器后有第二級噴射器的串聯(lián)噴射器，或者采用帶冷卻的掛架或支柱。但是，由于這些結(jié)構(gòu)有非常高的熱負(fù)荷，因此也帶來了其他一些問題。目前，AFRL推進(jìn)部正在與材料部和DARPA一起工作研究基于陶瓷的帶燃油冷卻的結(jié)構(gòu)。明年年底將有可能完成這項(xiàng)工作。 火焰特性描述研究人員已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室條件下利用非干涉的基于光學(xué)的診斷技術(shù)在一臺運(yùn)行的超燃沖壓發(fā)動機(jī)種確定了火焰的實(shí)際位置以及在核心流中發(fā)生的燃燒反應(yīng)。這些設(shè)備用于飛行系統(tǒng)上是有可能的，甚至有可能用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)上。 編輯本段國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從20世紀(jì)50年代人們就開始研究超燃沖壓發(fā)動機(jī)，最初的應(yīng)用目標(biāo)是單級入軌的飛行器、遠(yuǎn)程高速飛機(jī)和遠(yuǎn)程高超聲速導(dǎo)彈。從90年代開始，重點(diǎn)轉(zhuǎn)向巡航導(dǎo)彈用超燃沖壓發(fā)動機(jī)的發(fā)展。目前，美國、法國、俄羅斯、加拿大、德國、印度、意大利等國都在發(fā)展M數(shù)48、射程1000km以上的巡航導(dǎo)彈用超燃沖壓發(fā)動機(jī)。采用碳?xì)淙剂?、M數(shù)38的雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機(jī)已結(jié)束地面試驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。預(yù)計，到2010年，以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的高超聲速巡航導(dǎo)彈將問世。到2025年，以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的高超聲速空天飛機(jī)將有可能投入使用。 俄羅斯俄羅斯從60年代開始研究超燃沖壓發(fā)動機(jī)，目標(biāo)是M數(shù)57的民用運(yùn)輸機(jī)、單級入軌航天飛機(jī)和高超聲速巡航導(dǎo)彈。 俄羅斯中央航空發(fā)動機(jī)研究院是超燃沖壓發(fā)動機(jī)的權(quán)威研究單位，20世紀(jì)80年代，該研究院與中央空氣流體動力研究所等單位合作進(jìn)行了“冷”高超音速技術(shù)發(fā)展計劃，主要研究試驗(yàn)用矩形和軸對稱雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機(jī)。19911998年，共進(jìn)行了5次超燃沖壓發(fā)動機(jī)的驗(yàn)證性飛行試驗(yàn)，飛行M數(shù)最高6.5，發(fā)動機(jī)使用的是氫燃料。其中第2、3次與法國合作，第4、5次與美國合作。據(jù)稱第二次是最成功的，獲得的數(shù)據(jù)最全。目前，該研究院正在進(jìn)行速度為67倍聲速的高超聲速飛行器用超燃沖壓發(fā)動機(jī)的技術(shù)研究，應(yīng)用目標(biāo)是軍民用高超聲速飛行器。 目前，該研究院正在研制高超聲速有翼飛行器，采用3臺超燃沖壓發(fā)動機(jī)。該項(xiàng)目目前還處在基礎(chǔ)研究階段，其縮比模型已進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)。 中央航空流體動力研究所是俄羅斯重要的超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)研究機(jī)構(gòu)。目前，該研究所正與俄彩虹設(shè)計局及德國一些部門合作進(jìn)行導(dǎo)彈用M數(shù)57的超燃沖壓發(fā)動機(jī)的研究，這種發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道呈三級斜面形狀，目前已經(jīng)進(jìn)行了連接式和自由射流式試驗(yàn)，今后將進(jìn)行飛行試驗(yàn)。同時，該機(jī)構(gòu)將為俄羅斯空間局（RSA）的一項(xiàng)飛行試驗(yàn)計劃（“鷹”計劃）研制M數(shù)614、氫燃料、雙模態(tài)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)。該計劃將發(fā)展一種與NASA的Hyper-X相似的機(jī)體/發(fā)動機(jī)一體化的高超聲速試驗(yàn)飛行器，發(fā)動機(jī)由三個模塊組成，進(jìn)氣道的噴管位于機(jī)體下方。目前還未找到合作伙伴。 “聯(lián)盟”航空發(fā)動機(jī)科研生產(chǎn)聯(lián)合體是俄航空發(fā)動機(jī)的重要研制單位，近年來，除為中央航空發(fā)動機(jī)研究院試制軸對稱超燃沖壓發(fā)動機(jī)外，還獨(dú)立開發(fā)試驗(yàn)發(fā)動機(jī)，該單位設(shè)計了M數(shù)56的雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)，計劃在導(dǎo)彈改裝的試飛器上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。 美國美國是開展超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)研究較早的國家，目前NASA、空軍和海軍都有自己的發(fā)展計劃。 NASA從1965年開始研究超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)，目標(biāo)是有人駕駛飛行器和單級入軌飛行器的動力。1996年，美國NASA在歷時8年、耗資30億美元的NASP（國家空天飛機(jī)）計劃被終止之后，又開始實(shí)施投資1.7億美元的高超聲速飛行器試驗(yàn)計劃（HyperX），研究用于高超聲速飛行器（M數(shù)10）和其他可重復(fù)使用的天地往返系統(tǒng)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)與一體化設(shè)計技術(shù)。 B-52攜帶的X-51高速飛行器該計劃將對3架無人駕駛研究機(jī)X43進(jìn)行飛行試驗(yàn)，發(fā)動機(jī)采用氫燃料的雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)，機(jī)身和發(fā)動機(jī)采用一體化設(shè)計。X-43A的第1次飛行試驗(yàn)發(fā)生在2001年6月，不過，試飛以失敗告終。2004年3月27日，X-43A在第2次飛行試驗(yàn)中成功地達(dá)到M數(shù)7的速度，成為世界上飛行速度最快的以空氣噴氣發(fā)動機(jī)為動力裝置的飛行器。預(yù)計，2004年9月或10月，該計劃將進(jìn)行最后一次M數(shù)10的飛行試驗(yàn)。 為保持NASA高超聲速技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，NASA計劃從2006年開始一個適度的Hyper-X后繼計劃。新計劃將是在X-43A之后非常低水平的高超聲速技術(shù)發(fā)展計劃，將進(jìn)行基礎(chǔ)性的技術(shù)研究，發(fā)展新的可變幾何、能在更大M數(shù)范圍工作的超燃沖壓發(fā)動機(jī)。還將重點(diǎn)發(fā)展重量更輕、耐高溫性能更好的發(fā)動機(jī)新材料。第一個5年的工作重點(diǎn)可能是M數(shù)56的飛行器，第二個5年的工作重點(diǎn)是M數(shù)89的飛行器，第3個5年將發(fā)展M數(shù)1315的飛行器。計劃的目標(biāo)是經(jīng)過5年的發(fā)展，技術(shù)準(zhǔn)備達(dá)到能發(fā)展真實(shí)飛行器的水平。 美國空軍在50年代末開始超燃沖壓發(fā)動機(jī)的研究，目標(biāo)是單級入軌的飛行器。1995年，美國空軍開始實(shí)施高超聲速技術(shù)計劃（HyTech），目標(biāo)是驗(yàn)證能夠在M數(shù)48范圍飛行、射程1400km的高超聲速導(dǎo)彈用液體碳?xì)淙剂想p模超燃沖壓發(fā)動機(jī)的適用性、性能和結(jié)構(gòu)耐久性。2003年，該計劃完成了世界首臺飛行重量的碳?xì)淙剂铣紱_壓發(fā)動機(jī)的地面試驗(yàn)。地面驗(yàn)證發(fā)動機(jī)（GDE-1）進(jìn)行了M4.5和M6.5的試驗(yàn)。下一步將發(fā)展采用完全一體化燃油系統(tǒng)的GDE-2驗(yàn)證機(jī)。2004年將開始GDE-2的首次全尺寸試驗(yàn)。2007年夏天，一種利用GDE-2改型的發(fā)動機(jī)將開始M數(shù)67的自由飛行試驗(yàn)，超燃發(fā)動機(jī)的工作時間為510分鐘。如果成功，接下來將在69個月后再進(jìn)行兩次飛行試驗(yàn)。該計劃將于2010年結(jié)束，20102015年，高超聲速空對地巡航導(dǎo)彈初步具備作戰(zhàn)能力。 美國海軍的超燃沖壓發(fā)動機(jī)研究始于60年代初，目標(biāo)是艦載導(dǎo)彈用發(fā)動機(jī)。最初設(shè)計的超燃沖壓發(fā)動機(jī)采用分模塊式進(jìn)氣道、軸對稱燃燒室，尾噴管設(shè)計考慮了實(shí)際氣體和粘性的影響。70年代，海軍認(rèn)為該方案所用燃料態(tài)活潑、有毒，不適于艦載導(dǎo)彈，改為使用碳?xì)淙剂系碾p燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)方案。1997年5月，海軍提出了高超聲速攻擊導(dǎo)彈計劃。采用M數(shù)8的超燃沖壓發(fā)動機(jī)，射程1000km。海軍的超燃沖壓發(fā)動機(jī)一直由約翰霍普金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制，為雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)，2000年設(shè)計和制造了一個全尺寸直連式燃燒室試驗(yàn)件。目前正在進(jìn)行全尺寸燃燒室的試驗(yàn)。 X-43 試驗(yàn)型飛機(jī)2001年，美國DARPA和海軍開始了為期4年的“高超聲速飛行驗(yàn)證計劃（HyFly）”，目標(biāo)是發(fā)展最高巡航M數(shù)6、射程1110km、采用普通碳?xì)淙剂系难埠綄?dǎo)彈用超燃沖壓發(fā)動機(jī)。目前正在進(jìn)行不同飛行狀態(tài)（M數(shù)6.5、3.5和4）的地面試驗(yàn)。2003年，作為該計劃的主要子承包商，航空噴氣公司在NASA蘭利研究中心和空軍阿諾德工程發(fā)展中心（AEDC）進(jìn)行了多種速度（M數(shù)3.5、4.1和6.5）和重要狀態(tài)的自由射流超燃沖壓發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)M了不同的飛行條件，包括不同的飛行高度和不同的燃油噴射器結(jié)構(gòu)，取得了巨大成功。今后，該公司將對實(shí)際飛行重量的發(fā)動機(jī)制造方法繼續(xù)進(jìn)行研究和評估。在自由射流發(fā)動機(jī)試驗(yàn)結(jié)束后，將進(jìn)行飛行重量的發(fā)動機(jī)的地面試驗(yàn)。2004年將對最終設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證并開始飛行試驗(yàn)，該計劃將于2005年結(jié)束。 法國法國自20世紀(jì)60年代以來一直未間斷過高超聲速技術(shù)的研究。1992年，法國政府開始了為期6年的國家高超聲速研究與技術(shù)計劃（PREPHA），目的是通過地面試驗(yàn)，驗(yàn)證M數(shù)48的超燃沖壓發(fā)動機(jī)的性能，該發(fā)動機(jī)的發(fā)展目標(biāo)是單級入軌的航天飛機(jī)。小羚羊（Chamois）超燃沖壓發(fā)動機(jī)在相當(dāng)于M數(shù)6的速度下進(jìn)行了多次試驗(yàn)。 1999年，法國武器采購局決定延長PREPHA的研究工作，設(shè)立了為期5年的普羅米希（Promethee）研究計劃，目的是探討M數(shù)1.88的烴燃料變幾何亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)作為一種空射型導(dǎo)彈的動力的可行性，計劃總投資6200萬美元。目前，M數(shù)7.5的超燃沖壓發(fā)動機(jī)試驗(yàn)獲得成功，發(fā)動機(jī)運(yùn)行了10s。在超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展中，法國與俄羅斯、德國開展了合作。 其他國家澳大利亞昆士蘭大學(xué)從1999年領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)國際合作的氫燃料超燃沖壓發(fā)動機(jī)飛行試驗(yàn)計劃-HyShot計劃。2002年7月，HyShot計劃的飛行試驗(yàn)成功實(shí)現(xiàn)了超聲速燃燒，試驗(yàn)M數(shù)達(dá)到7.6。美國、澳大利亞、德國、韓國、英國和日本參與了該計劃。 日本從1984年開始研究超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)，已建成可模擬飛行高度35km、飛行速度M數(shù)8的高超聲速自由射流試驗(yàn)臺，進(jìn)行了大量高M(jìn)數(shù)的模擬試驗(yàn)。目前，日本制定了以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的單級入軌空天飛機(jī)（SSO）計劃，這是一種有人駕駛的可像普通飛機(jī)一樣起飛和著陸的可載客10人的民用飛機(jī)，計劃到2005年結(jié)束。 此外，德國和印度也在超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)方面進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究。印度國防部正在實(shí)施的先進(jìn)吸氣式跨大氣層飛行器（AVATAR）計劃，該計劃將采用渦扇/超燃沖壓發(fā)動機(jī)組合動力。 編輯本段發(fā)展趨勢由于超燃沖壓發(fā)動機(jī)的巨大的軍事及經(jīng)濟(jì)應(yīng)用前景，早在六十年代，美國就開展了與此有關(guān)的大規(guī)模的研究工作，并逐步完成了發(fā)動機(jī)樣機(jī)的建造，驗(yàn)證超燃設(shè)計方法的可行性，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了發(fā)動機(jī)與機(jī)身一體化的設(shè)計概念，得到了廣泛的認(rèn)可。到八十年代，其中一個重要的研究成果就是所謂的雙模態(tài)發(fā)動機(jī)（Dual-mode scramjet），它是一種適用于中等飛行馬赫數(shù)（48）的，既可以進(jìn)行亞音速燃燒又可以進(jìn)行超音速燃燒的沖壓發(fā)動機(jī)，拓寬了超燃沖壓發(fā)動機(jī)的應(yīng)用下限。它是一種環(huán)形進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)，包括亞音速和超音速兩個進(jìn)氣道，在不同的飛行馬赫數(shù)和燃料當(dāng)量比情況下，發(fā)動機(jī)自動實(shí)現(xiàn)亞燃和超燃的模態(tài)轉(zhuǎn)化。 以莫斯科中央航空發(fā)動機(jī)研究院為首，俄羅斯也進(jìn)行了大量的超燃發(fā)動機(jī)的研究工作，到目前為止，已進(jìn)行了5次飛行試驗(yàn)，其中4次獲得成功。其他國家也都積極的開展了有關(guān)超燃發(fā)動機(jī)的研究。國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)起步，進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，并且準(zhǔn)備開展超燃沖壓發(fā)動機(jī)的初步設(shè)計工作。借鑒國外的研究經(jīng)驗(yàn)，中國先進(jìn)行低馬赫數(shù)下，采用普通航空煤油的超燃沖壓發(fā)動機(jī)研究，技術(shù)難度相對較小，且具有很好的可行性和很強(qiáng)的實(shí)用性，有望在不遠(yuǎn)的將來研制成功中國的高超音速巡航彈用超燃沖壓發(fā)動機(jī)，服務(wù)于我軍的國防現(xiàn)代化。 超燃沖壓發(fā)動機(jī)從中國國情看，中國已實(shí)現(xiàn)載人航天飛行，建立太空空間站和登月計劃正有條不紊地實(shí)施，光學(xué)、雷達(dá)偵察衛(wèi)星技術(shù)有相當(dāng)發(fā)展，北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)已投入使用，目前正和歐盟聯(lián)合開發(fā)伽利略全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，而且在上個世紀(jì)九十年代中國就研制出C101、C301以沖壓噴氣發(fā)動機(jī)為動力的超音速反艦巡航導(dǎo)彈；中國的科技實(shí)力在世界上也稱得上科技大國了，中國研發(fā)超燃沖壓發(fā)動機(jī)還是具備一定人才、技術(shù)條件和技術(shù)儲備的。 航天飛機(jī)的極速夢想，有一天將以低于當(dāng)今火箭的費(fèi)用，把人員和貨物送入太空。而這個夢想將建立在超聲速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)的成功之上。 為了讓超燃沖壓發(fā)動機(jī)達(dá)到高超聲速飛行，世界上許多研究小組正在努力克服巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。本文的討論將集中在美國空軍和普惠公司(Pratt & Whitney）的高超聲速技術(shù)（HyTech）超燃沖壓發(fā)動機(jī)計劃上，這是我最熟悉的計劃之一。 另外，還有大量研發(fā)工作在美國海軍、美國國家航空航天局（NASA）、美國國防部高級研究項(xiàng)目局（DARPA），以及澳大利亞、英國、日本等地展開。國內(nèi)目前這方面研究重點(diǎn)單位主要有哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，西北工業(yè)大學(xué)等，并且為中國培養(yǎng)了一大批這方面的基礎(chǔ)人才，相信不久的將來隨著技術(shù)的成熟，超燃沖壓發(fā)動機(jī)將會有更廣闊的應(yīng)用。 編輯本段發(fā)動機(jī)二行程發(fā)動機(jī)的每個工作循環(huán)，是在曲軸旋轉(zhuǎn)一周即360度，活塞上下兩個行程內(nèi)完成的。 二行程柴油機(jī)的工作過程和二行程汽油機(jī)相似，不同的是：進(jìn)入柴油機(jī)氣缸的是純空氣。由于二行程柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性差且排污嚴(yán)重，近幾年在汽車上已趨淘汰。在此僅介紹二行程汽油機(jī)的工作原理。 二行程發(fā)動機(jī)的工作原 是一種用曲軸箱換氣的二行程化油器式汽油機(jī)的工作原理示意圖。發(fā)動機(jī)氣缸體上有三個孔，即進(jìn)氣孔、排氣孔和換氣孔，這三個孔分別在一定時刻由活塞關(guān)閉。進(jìn)氣孔與化油器相通，可燃混合氣經(jīng)過進(jìn)氣孔流人曲軸箱，繼而從換氣孔進(jìn)入氣缸；而廢氣則從排氣孔排出。其工作循環(huán)包含兩個行程： 1.第一行程 活塞自下止點(diǎn)向上移動，三個氣孔被關(guān)閉后，在活塞上方，已進(jìn)入氣缸的混合氣被壓縮；而活塞下方的曲軸箱內(nèi)因容積增大，形成一定的真空度，在進(jìn)氣孔露出時，可燃混合氣自化油器經(jīng)進(jìn)氣孔流人曲軸箱內(nèi)。 2.第二行程 活塞壓縮到上止點(diǎn)附近時，火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混合氣，高溫高壓的燃?xì)馀蛎?，推動活塞下移作功?；钊乱谱鞴r進(jìn)氣孔關(guān)閉，密閉在曲軸箱內(nèi)的可燃，混合氣被壓縮；當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時排氣孔開啟，廢氣沖出；隨后換氣孔開啟，受預(yù)壓的可燃混合氣沖人氣缸，驅(qū)除廢氣，進(jìn)行換氣過程。此過程一直進(jìn)行到下一行程活塞上移，三個氣孔完全關(guān)閉為止。 總之，活塞上行時進(jìn)行換氣、壓縮曲軸箱進(jìn)氣；活塞下行時進(jìn)行作功飛壓縮曲軸箱混合氣、換氣。 從以上四行程和二行程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)可以，看出，二行程發(fā)動機(jī)具有以下特點(diǎn)： (1)曲軸每轉(zhuǎn)一周(360度)就有一個作功沖程，因此，在理論上相同排量的二行程發(fā)動機(jī)的功率，.應(yīng)等于四行程發(fā)動機(jī)的兩倍。 (2)和四行程發(fā)動機(jī)相比，由于作功頻率較快，因而運(yùn)轉(zhuǎn)比較均勻 渦輪增壓發(fā)動機(jī)(Turbo)。 平穩(wěn)。 (3)結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便。 但是，由于二行程發(fā)動機(jī)換氣過程中新鮮氣體損失較多，廢氣排放較差。因此，實(shí)際上二行程發(fā)動機(jī)的功率并不等于四行程發(fā)動機(jī)的兩倍，而是1.51.6倍左右。由于這個缺點(diǎn)，二行程汽油機(jī)在一般汽車上很少采用，僅在摩托車、少數(shù)微型汽車及其他工程機(jī)械上應(yīng)用。 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)（Gas turbine engine或Combustion turbine engine）或稱燃?xì)廨啓C(jī)，是屬于熱機(jī)的一種發(fā)動機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)可以是一個廣泛的稱呼，基本原理大同小異，包括渦輪噴射引擎等等都包含在內(nèi)。而一般所指的燃?xì)鉁u輪引擎，通常是指用于船舶（以軍用作戰(zhàn)艦艇為主）、車輛（通常是體積龐大可以容納得下燃?xì)鉁u輪機(jī)的車種，例如坦克、工程車輛等）、發(fā)電機(jī)組等的。與推進(jìn)用的渦輪發(fā)動機(jī)不同之處，在于其渦輪機(jī)除了要帶動壓縮機(jī)外，還會另外帶動傳動軸，傳動軸再連上車輛的傳動系統(tǒng)、船舶的螺旋槳或發(fā)電機(jī)等。目錄簡介 基本原理 1. 組成 2. 壓縮機(jī) 3. 燃燒室應(yīng)用 1. 噴射引擎 2. 輔助動力單元 3. 微型燃?xì)鉁u輪引擎 4. 微型燃?xì)鉁u輪常見問題簡介 基本原理 1. 組成 2. 壓縮機(jī) 3. 燃燒室應(yīng)用 1. 噴射引擎 2. 輔助動力單元 3. 微型燃?xì)鉁u輪引擎 4. 微型燃?xì)鉁u輪常見問題展開編輯本段簡介燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)（Gas turbine engine或Combustion turbine engine）或稱燃?xì)廨啓C(jī) Lycoming T-53燃?xì)鉁u輪機(jī)，是屬于熱機(jī)的一種發(fā)動機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)可以是一個廣泛的稱呼，基本原理大同小異，包括渦輪噴射引擎等等都包含在內(nèi)。而一般所指的燃?xì)鉁u輪引擎，通常是指用于船舶（以軍用作戰(zhàn)艦艇為主）、車輛（通常是體積龐大可以容納得下燃?xì)鉁u輪機(jī)的車種，例如坦克、工程車輛等）、發(fā)電機(jī)組等的。與推進(jìn)用的渦輪發(fā)動機(jī)不同之處，在于其渦輪機(jī)除了要帶動壓縮機(jī)外，還會另外帶動傳動軸，傳動軸再連上車輛的傳動系統(tǒng)、船舶的螺旋槳或發(fā)電機(jī)等。 編輯本段基本原理組成燃?xì)鉁u輪機(jī)主要由壓縮機(jī)（compressor）、燃燒室（combustion chamber）、渦輪（turbine）等部分構(gòu) 燃?xì)鉁u輪噴射機(jī)引擎的圖示。成。新鮮空氣由進(jìn)氣道進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)后，首先由壓縮機(jī)加壓成高壓氣體 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)原理圖，接著由噴油嘴噴出燃油與空氣混合后在燃燒室進(jìn)行燃燒成為高溫高壓氣體，然后進(jìn)入渦輪段推動渦輪，將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出，最后的廢氣由排氣管排出。而由渦輪輸出的機(jī)械能中，一部分會用來驅(qū)動壓縮機(jī)，另一部分則經(jīng)由傳動軸輸出，用以驅(qū)動我們希望驅(qū)動的機(jī)構(gòu)如發(fā)電機(jī)、傳動系統(tǒng)等。 壓縮機(jī)壓縮機(jī)的功用是對氣流做功，以提高氣流的壓力。一般燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)通常有軸流式和離心式兩種 電腦模擬。 軸流式壓縮機(jī)會有許多的葉片，形狀類似螺旋槳葉片，但是分為“靜子”（stator）與“轉(zhuǎn)子”（rotor）兩種。轉(zhuǎn)子就像螺旋槳一般地旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程中將氣流向后推，這時氣流的壓力就會提高，溫度也會升高。靜子的功用是將因?yàn)檗D(zhuǎn)子的作用而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的氣流導(dǎo)引回軸向，以正確的角度進(jìn)入下一組轉(zhuǎn)子。通常是一組轉(zhuǎn)子和一組靜子交互配置，而一組轉(zhuǎn)子和靜子就稱為一級。 離心式壓縮機(jī)則是利用葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力將氣流向外推，而產(chǎn)生加壓的效果。一級的離心式壓縮機(jī)就能有數(shù)級軸流式壓縮機(jī)的壓縮比，對于較小型的燃?xì)廨啓C(jī)來就是不錯的選擇，但是由于氣流是向外輻射，必須以大幅彎曲的通道折回內(nèi)部，故能量的耗損也較大。 壓縮比是壓縮機(jī)的主要性能指標(biāo)，指的是氣流壓力在加壓后與加壓前的比，通常壓縮比較高的燃?xì)廨啓C(jī)，效率也較高，但是氣流在壓縮過程中溫度會上升，考慮到渦輪所能承受的溫度有一定的限度，壓縮比太高反而不好。理想的壓縮過程應(yīng)該是等熵過程，但是實(shí)際上壓縮后的氣流的溫度和熵都會大于理想值，壓力則低于理想值，而壓縮機(jī)的效率則定義為 公式其中c代表壓縮機(jī)效率，h1代表氣流進(jìn)入壓縮機(jī)之前的焓，h2i代表理想狀況下氣流離開壓縮機(jī)時的焓，h2a代表實(shí)際狀況下氣流離開壓縮機(jī)時的焓。依據(jù)熱力學(xué)定律，壓縮機(jī)效率不可能大于1。 燃燒室渦輪 電腦模擬 燃?xì)廨啓C(jī)通常使用軸流式渦輪，構(gòu)造上與軸流式壓縮機(jī)相似，同樣是一組定子與一組轉(zhuǎn)子 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)合稱為一級。渦輪葉片與螺旋槳及飛機(jī)機(jī)翼相似，氣流流過時產(chǎn)生作用力，對轉(zhuǎn)子葉片作功而使其轉(zhuǎn)動，而能將氣流的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出，因此氣流在通過渦輪后，溫度與壓力都會下降。 與壓縮機(jī)不同的是，渦輪的目的是將氣流的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，因此葉片的形狀與壓縮機(jī)會稍有不同，重視的是氣流通過時能產(chǎn)生的作用力，與飛機(jī)機(jī)翼希望升力大而阻力小的要求類似。渦輪葉片直接受到高溫高壓氣流的沖擊，為了提高燃燒溫度以提升燃?xì)廨啓C(jī)的效率，渦輪葉片必須使用耐高溫、在高溫下仍保有高強(qiáng)度及壽命的耐熱材料制成。葉片結(jié)構(gòu)上也常使用一些特殊設(shè)計，例如常見的作法是將葉片設(shè)計為中空，然后將冷空氣或冷卻液導(dǎo)入內(nèi)部，在葉片內(nèi)部流動時可以產(chǎn)生冷卻效果，還有在表面設(shè)計許多小孔噴出冷空氣，隨著空氣流動而覆蓋整個葉片，阻隔以避免高溫空氣直接沖擊葉片，以達(dá)到保護(hù)的效果。 與壓縮機(jī)相同，理想的渦輪應(yīng)該是等熵過程，但是實(shí)際上通過渦輪后氣流的溫度和熵都會大于理想值，渦輪的效率定義為： 公式其中t代表渦輪效率，h3代表氣流進(jìn)入渦輪之前的焓，h4i代表理想狀況下氣流離開渦輪時的焓，h4a代表實(shí)際狀況下氣流離開渦輪時的焓。依據(jù)熱力學(xué)定律，渦輪效率不可能大于1。 編輯本段應(yīng)用噴射引擎現(xiàn)在的中大型飛機(jī)幾乎都使用渦輪發(fā)動機(jī)做為動力來源，因其體積較小而輸出動力大，更重要的是沒有螺旋槳在高速時所會遭遇到的音障問題，因此也是一般超音速飛機(jī)的唯一選擇（只有少數(shù)機(jī)型會使用沖壓噴射引擎或火箭）。由于是使用于直接推進(jìn)，以噴出高溫廢氣的反作用力產(chǎn)生推進(jìn)力，因此在設(shè)計上會盡量縮小渦輪段的能量轉(zhuǎn)換及損耗，只輸出驅(qū)動壓縮機(jī)及發(fā)電機(jī)等附件所需的功。 微型燃?xì)鉁u輪輔助動力單元大型飛機(jī)上除了主引擎外，通常還會裝設(shè)一具小型的燃?xì)廨啓C(jī)，即稱為輔助動力系統(tǒng)（auxiliary power unit，APU），用以在主引擎尚未啟動時提供液壓、發(fā)電、空調(diào)等的動力需求，也可以用來啟動主引擎。飛機(jī)上的APU通常是不具推進(jìn)力的，而某些船艦也有稱為副推進(jìn)單元（auxiliary propulsion unit）的裝置，但這種APU是為了在無法使用主輪機(jī)時用做備用輪機(jī)推供推進(jìn)力的。 微型燃?xì)鉁u輪引擎微型燃?xì)鉁u輪也可以稱為： 交流渦輪 MicroTurbine (該名稱已經(jīng)被頂石渦輪公司注冊商用) 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)Turbogenerator (該名稱已經(jīng)被霍尼韋爾電力公司注冊商用) 微型燃?xì)鉁u輪本質(zhì)上是瞄準(zhǔn)分布式發(fā)電和氣電共生用途. 也是混和動力車的重點(diǎn)科技之一. 商用中從一千瓦到數(shù)十?dāng)?shù)百千瓦功率都有市場潛力. 成功之處也得利于電子學(xué)的變革，包含無人運(yùn)作和公用電網(wǎng)電腦化. 電力切換調(diào)度科技可以使得發(fā)電來源不必和電網(wǎng)綁死. 使得發(fā)電機(jī)可以加入渦輪構(gòu)造并提供2倍的效能.因?yàn)槲⑿腿細(xì)鉁u輪引擎有許多優(yōu)點(diǎn)超越傳統(tǒng)往復(fù)式發(fā)動機(jī)，可以產(chǎn)生更高能量密度效率(與重量和尺寸相關(guān))，極低的熱輻射和極少的移動部件使其容易維修。還可以省下空調(diào)所需的潤滑油和冷媒. 通常渦輪也能更有效降低廢熱消耗，同時也能省下冷卻系統(tǒng)的耗能. 但是，活塞引擎發(fā)電機(jī)對需電量變化的反應(yīng)比較快、而且活塞引擎通常比較有效率雖然說微型燃?xì)鉁u輪引擎的效率正在增加。相較于活塞引擎、微型燃?xì)鉁u輪引擎的效率在低輸出狀態(tài)時下降更多。 微型燃?xì)鉁u輪引擎接受多種燃料，例如汽油、天然氣、丙烷、柴油、煤油，也可以利用可再生燃料，例如E85酒精汽油、生物柴油及生物氣體.另外一大好處是可以用氫為動力燃料，就像目前熱門的燃料電池，可以從水中分離的氫作為來源。但是缺點(diǎn)是易燃，使得這種便攜式裝置未來可能不能帶上飛機(jī)或其他敏感場所。 微型燃渦機(jī)使用單段式壓縮機(jī)設(shè)計，但是單段式渦輪機(jī)件比較難生產(chǎn)因?yàn)楸仨毘惺芨邷馗邏合逻\(yùn)作。廢熱可以用來提供熱水、暖氣、干燥用途或吸收式冷卻法這是一種不利用電能而是熱能提供冷氣的方法。 典型的燃渦機(jī)效率約25 到 35%。但是連上廢熱發(fā)電系統(tǒng)(氣電共生)系統(tǒng)時，可以提升到80%。 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)麻省理工學(xué)院 1990年代中期開始公厘尺寸燃渦機(jī)研發(fā)專案由航太教授Alan H. Epstein帶領(lǐng)開始研擬個人用的燃渦機(jī)可以達(dá)成所有現(xiàn)代電力需求，就像目前一些小型都市用的大型發(fā)電用燃渦機(jī)一樣。 Epstein教授說目前商用可充電鋰離子電池只約有120-150 Wh/kg能量比，麻省理工學(xué)院的公厘尺寸燃渦機(jī)已經(jīng)可以達(dá)成500-700 Wh/kg能量，也有極大希望在不久的將來達(dá)成1200-1500 Wh/kg。 澳大利亞發(fā)明家開始研究這種微電機(jī)系統(tǒng)科技(MEMS)為便攜式裝置供電的可能性.這種系統(tǒng)使用氫或丁烷為燃料以達(dá)到超高速的2百萬RPM轉(zhuǎn)速。這種燃?xì)鉁u輪引擎的制造采用芯片產(chǎn)業(yè)的科技，而且大多以硅為原料。這種燃?xì)鉁u輪引擎可以接上發(fā)電機(jī)來提供電力。 編輯本段常見問題在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)滲漏和汽缸變形是最為常見的設(shè)備問題，汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，檢修研刮汽缸的結(jié)合面，使其達(dá)到嚴(yán)密，是汽缸檢修的重要工作，在處理結(jié)合面漏汽的過程中，要仔細(xì)分析形成的原因，根據(jù)變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運(yùn)用各種方法，以達(dá)到結(jié)合面嚴(yán)密的要求。 汽輪機(jī)汽缸漏氣原因： 1汽