航空发动机喷水加力系统和加力燃烧室有什么区别？
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发布时间：2022-04-20 09:51
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时间：2023-08-20 10:00
航空发动机作为飞机的心脏，很大程度上决定着飞机的性能。为了提高发动机的推力，工程师们可谓是绞尽脑汁，提出了多个有效的措施。其中，一种最广为人知的能瞬间获得大推力的办法就是增设加力燃烧室。加力燃烧室在军用飞机上比较常见，它主要在起飞、爬升、追击和逃脱时使用。有趣的是，不仅仅是喷油能加力，往发动机上喷水也能加力。为了了解喷水加力系统，我们首先得来聊聊燃气涡轮发动机的工作原理和过程。
燃气涡轮发动机原理
燃气涡轮发动机有三个核心部件：压气机、燃烧室和涡轮，空气从进气道进入之后便依次通过这三个核心部件。它们都按共同的热力循环进行工作，该热力循环包括三个过程：空气在压气机内的压缩过程；空气在燃烧室内与燃料混合燃烧的过程；高温高压燃气在涡轮的膨胀冷却过程。
根据发动机热力循环过程，气体需要在高压下加热在低压下放热，才能获得机械功。因此压气机在气体进入燃烧室之前对它加压，能有效保证发动机的效率。高压气体进入燃烧室与燃油混合燃烧，生成高温高压的气体以备冲击后面的涡轮。而后，这股燃气在涡轮中膨胀做功，将热能转化为涡轮的机械能，带动压气机旋转。
事实上，进入燃烧室的空气并不是都和燃油混合燃烧了。它分成了两股气流，一部分从燃烧室头部进入与燃油混合形成有利于燃烧的稳定环流；另一部分进入壳体起到冷却作用，之后便与燃烧过的高温燃气混合，使温度降低至涡轮叶片能承受的程度。这里我们可以看到，涡轮材料的*使燃气温度不能太高，从而*了推力的增大。
但是，涡轮之后就没有这个*了，因此在涡轮后设置加力燃烧室，轻轻松松就能使温度达到2000k以上。而且，涡轮出口的燃气中有大部分空气充当掺混和冷却作用，因此还有大约70%的空气未参与燃烧，所以可以再次进行喷油燃烧，大幅度提高喷气速度。打开加力可以增加50%-200%的推力，但付出的代价是燃油使用量的急剧增加；当你不使用加力的时候，你相当于多背了个东西。
喷水加力系统
从上述我们可以知道，提升燃气的温度在很大程度上可以提高发动机的推力。但是，这又有涡轮的温度*。因此，研究涡轮材料和叶片的冷却方式具有极高的价值。此外，根据热力循环的过程，我们还可以提高压气机出口压力来提升推力，这也是喷水加力系统的原理。
在炎热的夏季，环境温度比较高，空气很难被压缩。压气机想要达到特定的增压效果，必须消耗更多的机械功。同时，压气机也更容易*近不稳定的工作状态。如果我们在压气机喷水使它蒸发气化，它就能从空气中吸收大量的热量，最后的结果就是空气冷却而变得更容易压缩，从而使空气经过压缩后能达到更大的压力。
每千克空气喷入0.04千克水，推力将增加40%。因此喷水是一项可以瞬间提高发动机推力的有效措施。但是，它需要消耗大量的水，推力增加30%所消耗的水量为燃油消耗量的2-2.5倍。所以，是否使用喷水加力系统取决于需求和经济性的考量。
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时间：2023-08-20 10:01
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时间：2023-08-20 10:01
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时间：2023-08-20 10:02
