兰州治疗白癜风的医院 http://m.39.net/news/a_5606820.html变形金刚，是美国科幻电影《变形金刚》中的一系列变形机器人的总称。这些机器人神通广大，有着多重身份，通过变形可以上天入地无所不能。变循环，类似于发动机中的“变形金刚”。通过变循环，可以兼顾对发动机的不同需求，体现出多种发动机的性能特点和工作模式，达到“以一当多”的效果。一、什么是热力循环？发动机的工作是循环往复的，由此也就有了发动机热力循环的概念。喷气式发动机属于吸气式动力，它与内燃机、燃气轮机等吸气式动力的共同特点是，从大气中吸取空气，通过压缩并与燃料混合燃烧，将燃料的化学能转化为机械能，带动其它机械做功，最后再将燃气喷入大气，由此便形成了发动机的热力循环，简称循环。吸气式动力要把燃料的化学能转化为机械能，必然要经历加热、膨胀过程，同时发动机要形成热力循环，必然还要经历放热、压缩过程。依据上述过程的不同特点，也就有了不同的热力循环。布莱顿循环喷气式发动机的理想循环是布莱顿循环，如上图所示，包括绝热压缩、等压加热、绝热膨胀、等压放热四个过程。分别由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等五大部件完成。喷气式发动机的五大部件对于传统的喷气式发动机，其设计点是唯一确定的，设计点的循环参数也是唯一确定的，一种发动机只能在一种模式下工作，并且仅在有限的飞行范围内保持最佳状态。为了使发动机适应更宽广的工作范围，并且在更宽广的范围内都保持最佳性能，变循环的问题也就应运而生。二、为什么要变循环？喷气式发动机诞生以来，涡轮喷气式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机等先后问世，形成了不同类型、不同量级的庞大的系统家族。不同类型发动机的适用速度和高度范围各种类型的喷气式发动机都有其自身特点和适用范围，比如涡桨发动机突出经济性，适用于亚声速飞行；涡喷发动机突出高空高速特性，适用于跨声速和超声速飞行。随着技术发展，人们希望一款发动机能够同时具有优异的性能和宽广的适用范围，比如既具有良好的经济性，又具有优异的高空高速特性；既适合于亚声速飞行，又适合于高亚声速和超声速飞行。20世纪70年代，美国人率先提出了变循环问题，并在这一领域始终保持领先。可以想象，变循环具有狭义和广义之分，前者不改变发动机类型，通过变循环技术，增加设计点使其在更宽广的范围内保持最佳性能，后者通过变循环技术，改变发动机类型，使其兼具不同类型的喷气式发动机的优点。前者是变循环技术的主流，也是研究重点。后者与组合动力技术相交叉，主要纳入组合动力技术领域开展研究。无论狭义，还是广义，变循环的本质都是一种多设计点发动机，通过改变某些部件的几何形状、尺寸或位置，来调节其热力循环参数（如增压比、涡轮进口温度、空气流量和涵道比等），改变发动机热力循环的工作模式（如高推力或低油耗），从而使发动机在各种飞行条件下都能保持最佳状态。三、怎么实现变循环？前面提到的变循环的技术本质，其实已经点破了实现变循环的基本思路，即通过改变发动机某些部件的几何形状、尺寸或位置，来调节其热力循环参数（如增压比、涡轮进口温度、空气流量和涵道比等），改变发动机循环工作模式（高推力或低油耗），从而使发动机在各种飞行条件下都处于最佳状态。起初，人们寄希望于通过改变涡轮导向器的流通面积实现变循环。涡轮导向器是发动机气流通道的喉管，改变了涡轮导向器的流通面积，也就改变了发动机的空气流量，从而可以一系列的发动机的循环参数。问题是，涡轮导向器是发动机极其重要的高温部件，牵一发动全身，极具敏感性，弄不好可能适得其反。涡扇发动机原理图近年来，通过改变涡扇发动机的涵道比实现变循环，让人们看到了新的希望。如前所述，涡桨发动机突出经济性，适用于亚声速飞行；涡喷发动机突出高空高速特性，适用于跨声速和超声速飞行。涡扇发动机则介于二者之间，而且在工作原理上，涡喷发动机和涡桨发动机都可以看做是涡扇发动机的特例。涡喷发动机原理图涡喷发动机可以看做是涡扇发动机涵道比等于零时的特例。涵道比等于零，即外涵道空气流量为零，进入发动机的空气全部进入内涵道，此时涡扇发动机在工作原理上就蜕变为了涡喷发动机。涡桨发动机原理图涡桨发动机可以看做是涡扇发动机涵道比趋于无穷大时的特例。当涵道比趋于无穷大时，意味着保留风扇、去掉了外涵道壳体（外涵道壳体趋向无穷远），此时涡扇发动机在原理上就蜕变为了涡桨发动机。三者相比，涡桨发动机的经济性最好，涡喷发动机的高度速度特性最好，涡扇发动机居中。如果能够实现涡扇发动机的涵道比在零到无穷之间任意可调，显然涡扇发动机就可以具有比目前的自适应变循环发动机更为优越的综合性能。当然，这只是一种理论上的趋势分析，实现起来还是极其困难的。四、变循环的最新进展目前，变循环发动机的研究已经进入了第五代。年4月，美国GE公司宣布，计划用于下一代战斗机的XA-GE-自适应变循环发动机已经完成了第二阶段测试，结果符合预期。美国GE公司的XA自适应变循环发动机XA发动机的三涵道切换情况XA发动机采用三涵道设计，即在常规涡扇发动机的基础上增加了第三涵道，通过控制第三涵道改变涵道比，实现发动机工作模式的切换。亚声速巡航时，参见上图，打开第三涵道，增大总涵道比，进入高效率模式，降低发动机油耗和噪音；超声速巡航时，参见下图，关闭第三涵道，减小总涵道比，进入高推力模式，满足超声速巡航需要。此外，当工作环境变化时，也能自适应调整发动机的总涵道比，以保持发动机性能最优。
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