喷气式客机和喷气式战斗机的发动机有何区别?
我发现喷气式客机和一些大型飞机的发动机都装在机翼上,里面是有叶片在转动,而战斗机的发动机都装在后面,屁股喷火的。
你说的不是发动机的区别,其实是布局上的区别。
实际上战斗机也有发动机放在翼下的,比如ME262。反过来讲,客机也有贴著机身放发动机的,比如著名的彗星。不过你不难发现,他们都是早期的机型,而现代机型大致上都是趋同的:大客机发动机放在翼下,战斗机发动机放在机身后部。这种趋同设计背后是因为:
客机需要连续的大容量(人的「密度」很低),那发动机就不好放在机身里。同时,客机最重要的其实是运营经济性,其次是舒适性,并不追求极致飞行性能,用著方便更重要。翼下吊挂有这些好处:
- 发动机离地面近,便于维护时的可及性。
- 整个暴露在外,便于拆装。
- 负荷比集中在机身位置更分散,有利于减轻翼身连接点的负荷。
- 杂讯有机翼遮挡一部分。
实际上客机也有很多发动机尾部吊挂的,比如麦道82、图154。这样的优点是离地面更高,有利于避免吸入跑道异物,便于在劣质跑道起降。另外如果飞机比较小,机翼下面可能没有空间挂发动机,就只能挂屁股两边。缺点一个是吵,一个是大飞机就会离地面太高。
战斗机要求飞行性能,发动机挂在外面增加了转动惯量(质量分布更远离轴线),并且增加了阻力(表面积变大了)。所以要和机身做成一体。
对于发动机本身来讲,由于客机只飞高亚音速,而现代战斗机通常有两倍音速的设计目标,所以客机发动机都有大风扇(低速时驱动更多空气,高速时效率差、阻力大),而战斗机发动机的风扇要小得多(高速时阻力小),并且有后燃室(屁股后面直接点一把火喷出去)。
装机翼上还是装屁股上那只是安装位置的区别。最早的喷气式战斗机Me-262也是把发动机挂机翼下面的。这个和发动机本身没什么关系。
事实上,客机和战斗机的发动机从本质上说也是一样的,目前的主流都是涡扇发动机。但是和「都叫汽车,矿卡和F1差别很大」一样,战斗机的涡扇发动机和客机的涡扇发动机也有一些区别。
所有的区别在于用户对发动机的性能需求不同。客机发动机要求的是经济性、安全性、寿命、可维护性、噪音等,而军用发动机则以性能为第一,其他的可以往后稍稍。
需求上的不同就导致了设计上的不同。比如:
第一,涵道比。涵道比的概念知乎上肯定有,知乎上没有搜索一下也能找到。客机发动机的涵道比普遍比较大,而且航司赚钱不容易,对油耗的要求越来越高,所以近年民用航空发动机的涵道比一个赛一个的大。而战斗机对油耗什么的不是特别在意,加上又有机身尺寸的限制和高速飞行的性能要求,涵道比一般都很克制。如F135发动机的涵道比只有0.57,而CFM56这种比较老的涡扇发动机涵道比都有5,GE9x则达到了10,罗罗表示要搞涵道比15的,这种趋势加持下弄得777的发动机吊舱直径比737的机身还大。
第二,加力燃烧室。简单点说战斗机为了飞得更快,特别是需要跨音速的时候,需要开加力,开加力之后发动机的推力会更高。一般战斗机都有加力燃烧室,客机一般不带这东西,因为加力一开油耗飞天,航司买飞机是要赚钱的,成功不是飞得快,省油能赚钱才是成功。
当然带加力燃烧室的客机不是没有,协和就有加力燃烧室,起飞要开,跨音速的时候也要开。然后协和就因为太过于油老虎悉数退役了。缅怀。当然和现在的客机不太一样的是它没有风扇,奥林匹斯593算是涡喷发动机。即便如此,593「效率最高的涡喷发动机」这个头衔也暴露了民用发动机最重要的追求——省油。
你所看到的「喷火」,很多时候就是开加力的时候喷出来的。不开加力的话战斗机的喷口一般也不会喷火而是和客机一样很低调地喷气。
第三个是压气机的压缩比。民用发动机为了省油省油再省油压气机增压比也是玩命往高了做,加上风扇总增压比能达到40,但是战斗机一般只有25-30。战斗机追求的是高推力,增压比太高反而会导致推力下降。
第四个涡轮转子,民用发动机为了省油省油再省油而且涵道比大,一般都用两级高压涡轮再加一串低压涡轮,但是军机一般就是高压一级低压一级。
其他的区别肯定还有,毕竟我不是啥航空专业人士,欢迎补充。
主要区别是涵道比不同。
涵道比的概念是流经外涵道与内涵道空气流量的比值。参考下面的涡扇发动机原理简图。