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喷气式飞机

飞机是指具有一具或多具发动机的动力装置产生前进的推力或拉力,由机身的固定机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。飞机是最常见的一种固定翼航空器。按照其使用的发动机类型又可被分为喷气飞机和螺旋桨飞机

喷气式飞机诞生在二战末期,德国人于1942年研制了世界上第一种实用喷气式战斗机“梅塞施密特”Me-262,但由于设计和制造工艺都很不成熟,在二战中并没有发挥多大作用。

起源

背景开端

从飞机问世直到20世纪40年代初期,所有飞机无一例外都装备和使用活塞式发动机和螺旋桨,此后,当需要不断提高飞机的速度时,设计者们又面临着新的困难。他们发现当飞机速度提高到接近800千米/小时时,螺旋桨产生的推力不够用了,活塞式发动机的效率也降低了;如果试图用增加功率的办法增加动力,那么此时的活塞发动机就像当年的蒸汽机一样变得沉重不堪。

喷气机最初于1928年在英国开发,但1936年在德国得到完善,当时恩斯特·亨克尔博士领导了第一架喷气式飞机的建造。

与普通飞机相比,喷气式飞机的速度和动力是众所周知的。它们能在高速下达到最大效率,甚至可以进入超音速(比音速快)。喷气式飞机通常可以以980km/h的速度飞行,并在14.9km的高度飞行。

技术原理

喷气式飞机采用的是涡轮喷气式发动机,喷气发动机是从内部把气体不断排向后方,利用气体的反作用力产生推力。与螺旋桨最大的不同是飞机上的喷气发动机不是把外面的空气向后排去而是将外部空气吸入内部以后,再由内向外将这些气体排出。

发展

演化进程

世界上第一架以涡轮喷气发动机为动力的喷气式飞机是1939年由德国人亨克尔设计的He-178战斗机,8月29日首飞时就达到了每小时700公里的速度。

20世纪40~50年代是喷气式飞机迅速发展的年代。随着高速空气动力学理论和飞机设计技术的进步,1947年10月14日,美国X-1研究机首次突破了声障,随后出现了第一代超声速战斗机。

60年代是喷气式客机发展的黄金十年,这10年间共有16种全新客机飞上了天空。

其中第一架是1960年3月29日首飞的图波列夫公司图-124,该机实质上是图-104客机的四分之三比例缩小型,被作为短程支线客机研制。

现状

动力类别

喷气式飞机,包括涡论喷气式和涡论风扇喷气式飞机。这种机型的优点是结构简单,速度快,一般时速可达500-600英里;燃料费用节省,装载量大,一般可载客400-500人或100吨货物。

一般而言,现代喷气式飞机所采用的动力来源主要以涡喷发动机为基础所衍生而来的:涡轮风扇发动机,涡桨发动机和涡轴发动机。

涡喷发动机,

涡扇发动机,是指由喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机。由压气机、燃烧室、高压涡轮(驱动压气机)、低压涡轮(驱动风扇)和排气系统组成。其中前3部分称为“核心机”,由核心机流出的燃气中的可用能量,一部分用于带动低压涡轮以驱动风扇,一部分在喷管中用以加速喷出的燃气。涵道比与耗油率关系密切。

涡桨发动机,可看作是将涡扇发动机的风扇放大为螺旋桨的超大涵道比无加力燃烧的涡扇发动机,发动机剩余的高温燃气还能提供部分推力,无限追求燃烧效率。

涡轴发动机,在传统涡喷发动机的燃气发生器后,加装一套涡轮(一级或多级),让燃气在这后一套涡轮(一般称为动力涡轮或低压涡轮)中膨胀,驱动其高速旋转并发出一定功率。这些功率通过穿过发动机转子的动力轴(也称动力涡轮前轴),经压气机前的减速器减速后,再由输出轴输出。

实践应用

喷气式飞机是一种使用喷气发动机作为动力来源的飞机。喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射的反冲作用使飞机向前飞行,它可使飞机获得更大的推力,飞得更快。喷气式飞机主要是用作客机,运载人用的。

其中,商用喷气飞机领域有着巨大的市场需求,波音公司、空客双寡头垄断制造商不断升级的市场竞争,对各种创新技术和新机型的发展起到了重要的催化作用.未来更加节能环保、舒适便捷、性能优良的新一代商用喷气飞机,在21世纪头十年末和下一年代初将源源不断地投入市场,并逐渐占据市场的主导位置.未来,世界商用喷气飞机领域将和着垄断、竞争、创新的主旋律快速发展。

经典代表

军用

F-86战斗机是第一代喷气式战斗机中的代表,F-86是美国研发出的第一代喷气式战斗机中的代表,主要用于空战、拦截与轰炸。它曾在朝鲜战场上被大量使用,主要对手是苏联米格-15战斗机

民用

第二次世界大战结束后,大量军用运输机退出现役,大量合格的军队飞行员也在寻找工作,凭借这些丰富资源,私营航空公司如雨后春笋般出现,五花八门的军用运输机被改装成客机开始飞往全球各个角落。

1957年12月20日首飞的波音707是367-80的改进型,被公认为第一种真正获得商业成功的喷气式客机。

波音707于1958年10月26日开始在泛美世界航空服役,不久该机就派生出了707-138远程型和707-320加长型,两者都在1959年开始服役,此外还有1960年问世的720短程型。波音707将主宰60年代的喷气式客机市场,在整个70年代变得无所不在。到最后一架波音707在1979年下线时,该机总产量达到了1010架。拜波音707强劲销售业绩所赐,波音公司一举成为全球最大的客机制造商。

参考资料

【翼族·知识】飞机基本知识:飞机的种类是怎样划分的?.微信公众平台.2023-08-18

朝鲜战场武器大比拼(3) 喷气式战斗机.微信公众平台.2023-08-18

喷气式飞机的出现.中国民用航空局.2023-08-18

遨游看世界:19种不同类型的飞机.微信公众平台.2023-08-18

3D演示喷气式客机工作原理,看完会造了吗?.微信公众平台.2023-08-18

喷气式发动机的原理和构造.中国民用航空局.2023-08-18

【陈光教授谈航空发动机】第11期:世界喷气式战斗机演进史|陈光谈航空.微信公众平台.2023-08-18

航空词汇知多少——喷气式飞机.中国军网.2023-08-18

喷气式客机之黄金十年.微信公众平台.2023-08-18

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维修科普 | 涡扇发动机简介.微信公众平台.2023-08-18

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