菲利普笑道:“有了压力P、体积V、温度T,气体的状态也就基本确定了,航空发动机的总体性能方案设计,也就是千方百计利用这三个量之间的关系,诱使空气分子们多干活、少吃饭。但在具体讨论总体性能方案之前,还有两个最基本的问题需要解决,那就是如何吸气、如何喷气。对于吸气,你空气分子不愿意主动进来,那就拉你一把。”
一名工程师问道:“咱们是通过压气机吸入空气吧?”
菲利普点点头道:“没错!压气机的多级风扇,就是个诱拐空气分子的帮凶,洞悉分子们喜欢大房子的特点,简简单单就把人骗进来了。少年,你想拥有自己的房子吗?你想鸽子笼变行宫吗?那就进来看看吧!通过风扇的高速旋转,大量的空气被甩向后方,造成风扇附近的空气分子越来越少,也就是空房无人入住!于是远处的分子们纷纷前来改善住房条件,没想到刚跑过来就被扔进后面的黑工厂当牛做马。就这样,吸气问题简简单单搞定。”
另一名工程师又好奇地问道:“可是喷气是怎么一回事呢?”
菲利普继续道:“喷气问题的解决有些麻烦。喷气发动机必须喷出高速气体才能产生推力,但这必须依赖较高的压比条件,内部压力与外界压力的比值越大,喷气的速度就越高。然而,内部压力是不会凭空升高的,必须要有一个费力压缩的过程。为使发动机内部压力增大,必须使用压气机。在大蒲扇一样的压气机叶片强力扇动下,空气分子们被迫往后走。而压气机流道又被设计成前高后低的样子,叶片也一级比一级短,于是越往后走越拥挤,最终达到增压的目的。其实从这一角度来说,最前面的风扇也是一个压气机。只不过从用途来说,风扇的主业是把空气分子们诱拐进来,主要的压缩过程是由后面的增压级和高压压气机实现的。”
比利想了想又问道:“那么咱们的总体设计到底是从哪里开始呢?”
菲利普认真道:“喷气发动机的工作过程是一个不停吸气-压缩-燃烧-膨胀-喷气的循环。空气分子们从大气中来,又最终混入大气,真是尘归尘,土归土,因果循环。也因此这一点,发动机各部件、流道各截面的压力、温度、流量等循环参数选取就是喷气发动机的整体方案设计开始的。比如根据现有技术水平,最终设计出的压气机效率很可能比较低,那么没办法,把高压涡轮的效率指标向上抬一抬,或者温度再提高个十度二十度的。经过各种取舍和平衡,就得到了整个工作循环的关键参数,涵道比、总压比、推力、耗油率、高低压轴转速,以及各部件的性能参数,如流量、温度、效率、压比等。根据这些参数,还可以继续计算出发
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