飞机的发动机越大,就飞得越快吗?

Via/译:晴天

飞机的喷气式发动机尺寸的设计是以推动力和油耗的计算为基础的。近年来,飞机的喷气式发动机呈现直径增大的趋势,下面的插图动画中讲解了发动机的构造,以及到底能巨型化到什么程度的问题。

飞机发动机随着不断地更新换代体积也变得越来越大。

但飞机的大小不能也随之变大。像波音747飞机全长70.6米,但最新的空中客车A350飞机全长只有60.7米。虽然说机体变小了,但搭载的喷气式发动机却比747型机还要大。

这并不是说飞机的发动机越大越好,而是要控制在一定的范围内来保持高效率。

现代的喷气式发动机是由2组推进装置构成的。以涡轮喷气发动机为核心,再加上风扇(螺旋桨),被称作“涡轮风扇发动机”。

另一方面,很久以前使用在客机或战斗机上的纯粹的“喷气式发动机”,在实现超高速方面效率低下。因为动能与速度的平方成正比,想要加速到客机速度的2倍,那么实际上需要4倍的动能。虽然得到了巨大的动力,但是大部分的能量作为膨胀的热能被喷射出来,所以燃烧效率很差。

毋庸置疑,喷气式发动机产生推力时必须从发动机后部排出燃烧气体,但是也有不必耗费大量能量的方法。

怎样才能获得比喷气式发动机更高的效率呢。与吸入少量空气然后超高速喷出相比,如果能够吸入大量空气,然后慢慢地排出去,不仅能减少能量的消耗,而且也能够得到需要的推力。这就是涡轮风扇发动机的目标。

飞机发动机的大小就是像上面所说的一样是通过计算效率被制作出来的,如果发动机太小的话,为了加速就不得不喷出大量空气获取推力。就像在汽车后部喷射机关枪子弹以获取推力一样。

相反地,如果发动机太大的话,发动机本身会产生过高的空气阻力使得效率降低。

总之,理想的发动机大小就是不大不小刚刚好。估算一下的话,直径4米的发动机效率最高。

4米这个数字是比现在世界上最大的发动机稍大一点的尺寸。因此,虽然今后喷气风扇发动机可能会变得更大,但是不会就此一直巨型化下去。

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