涡扇发动机的风扇的问题
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发布时间：2022-04-24 08:41
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热心网友
时间：2022-06-18 02:58
可是，风扇问题的解决并没有完全化解风扇与压气机之间的矛盾，虽然有三转子的涡扇发动机，但仅罗罗公司一家，太复杂。双转子的涡扇发动机的风扇与压气机之间存在的问题如何解决，似乎还没有明确的定论，似乎还是互相将就对方。因此，这留给我们无限的创意空间，需要我们后人无尽的智慧来完善。
其实，在布衣眼里，军用小涵道比的涡扇发动机就是涡喷发动机再加个风扇，而民（军）用大涵道比的涡扇发动机就是个涡轴发动机再加个风扇，都是与风扇有关，所以这个风扇是非常重要的。如果把涡扇发动机的风扇换成我设计的多环分级式推力风扇，就可以解决双转子涡扇发动机中的风扇与低压压气机组之间的矛盾了。
如下图所示，把涡扇发动机的风扇换成我设计多环分级式推力风扇，共有两级，第一级圆心扇做为涡扇发动机内涵道风扇，第二级环形扇做为涡扇发动机外涵道风扇，用一根驱动轴把两级风扇的外缘给联通起来，这样内外涵道风扇的外缘线速度都一样了。第一级的圆心扇做为涡扇发动机内涵道风扇，它与涡扇发动机的低压压气机串联一起同步旋转，就像低压压气机叶片一样。即使低压压气机叶片尖达到音速，在驱动轴的同步联动下外涵道环形风扇外缘的线速度也与内涵道风扇外缘一样，也只达到音速。
这样的风扇有许多好处，是传统风扇所不具备的。
首先就是内涵道风扇与外涵道风扇的外缘线速度相同，内涵道风扇与低压压气机联动，这样低压压气机的转数也能上去，内涵道核心机的进气效率也能提高，就可以减少低压压气机组的级数。
其次而外涵道涡扇也可以加大半径而不影响低压压气机的转数，这样，产生的推力也大了。风扇与低压压气机组不必再互相将就对方，因为二者再也不发生矛盾了。
第三是由于外涵道风扇与传统风扇安装方式（拉叶片）相反，属于推扇叶片的安装形式，是扇叶片外缘最宽处固定在环形轴承上，结构更坚固，抗离心力能力加强，可靠性更好，抗撞击能力加强，不怕鸟的撞击。
第四是由于是从原理上的改进，是从结构上进步，所以不用昂贵的特殊的材料，发动机更经济实用。
当然，此设计可能并非完美，比如风扇外缘齿合同步驱动的可行性，有网友就提到此驱动轴转数可能高达每分钟几万转或更高，但我想这是可以解决的，比方说我所知道的电机转数就可以达到8万转每分。遇到我问题可能很多，关键是原理是否可行，其它都是可以克服的。
热心网友
时间：2022-06-18 02:58
1、涡扇发动机的风扇叶片之所以那么密集是为了更好的压缩空气吗？
这个问题就真心不知道，不过我记得有看到过一个图，讲的就是发动机内空气流动的路线，我就凭感觉回答一下吧。发动机内的叶片有不同的作用，有风扇，有压气机，有涡轮什么的，前部的风扇是为了进气，中间的压气机好像叶片方向不统一，有向后吸气的，也有向前推气的，这个我不太了解，好像就是这样通过降低气体速度来压缩气体。至于为什么这么密集可能是叶片级数多了压缩效果好吧。
2、涡扇发动机风扇产生推力由风扇直接推动的吗？
这个我稍微知道点。涡扇发动机的推力实际是由燃烧产生的，燃烧使气体体积膨胀，从而高速喷出。但是燃烧室后面还有叶片，这个叶片是利用喷出的气体带动，从而带动轴，再带动最前部的风扇，这就是飞机在地面低速滑行时，发动机进气的动力来源。
3、F35B的发动机外接的升力风扇有什么特别之处吗？我看图片它和涡扇的风扇很像。
F35B的升力风扇是由发动机直接引出动力，通过轴和齿轮推动的，它只有一级叶片，就和电风扇一样。
我只能回答到这种程度了·······追问再问一个哦。风扇是兼具螺旋桨和压气机两个作用吧。之前看到网上说 大涵道比的涡轮发动机的风扇产生的推力可占总推力的80%， 这里风扇产生的推力就指它作螺旋桨作用的推力吧？也就是和电风扇一样原理的那种？ 还有这数据是真的么？真能占到80%
（不好意思。。我懂得太少，问题可能有白痴。。但现在又要用到这些东西。谢谢啦）
还有为何说：如何把气流正确的分配给外涵道和内涵道，是极大的技术难题
追答
第一个问题。对于小涵道比涡扇发动机来说，风扇的作用就是进气，对于大涵道比涡扇发动机，仅看发动机的结构很难想出风扇还有压气机的作用，外涵道一般都有一个颈缩的部分，那应该是外涵道压缩气体的结构部分，而内涵道有专门的压气机，所以风扇没有必要兼具压气机的作用，如果要有压气机的作用，应该要有多级风扇叶片。
第二个问题。涡扇发动机最主要的推力来源肯定是燃烧产生的高速气流，80%来源于风扇那不就成了涡浆发动机了？大涵道比涡扇发动机内涵道喷出高温高速气体，外涵道喷出低温低速气体（虽然是低速，但仍然比进气速度快），两者在发动机后自然混合，形成推力，风扇不仅不能提供动力，还要靠燃烧产生的气体来带动。还有，看到风扇密集的叶片就知道不可能产生很多推力，螺旋桨发动机没有一个使用这么多叶片的，这是重量和推进效率间平衡的结果，所以涡扇发动机的风扇的作用不同于螺旋桨。
图上是一个典型的双转子大涵道比涡轮风扇发动机，蓝色为一个转子，*为另一个转子，中间橙红色的是燃烧室，燃烧后的高速气体带动了两个转子，通过轴使风扇、低压压气机、高压压气机转动，如果大部分推力是由风扇产生的，那就说明燃烧室后的叶片大大降低了气体的速度，从而将推力转化为转速，传递给风扇，再带动气体形成推力，完全是多此一举，能量传递的次数越多则效率越低，直接由喷气产生推力显然效率更高。所以燃烧室后的叶片只要吸收一小部分推力，形成压气机需要的转速就可以了。
最后的问题。内外涵道的进气量比近似等于内外涵道的面积比，所以调整涵道的大小基本就能确定进气量的大小。这个地方的复杂之处在于需要大量的试验，虽然大多数涡扇发动机是轴流式，但是气体的流动往往不是规则的，进入发动机的气体还是有离心或者向心的法向速度（上图中，风扇出气体的偏向就是有法向速度），所以进气量并不完全等于涵道的面积，需要大量的试验和计算得出最佳的涵道比，得出最佳的进气口形状，这需要大量的试验数据支撑。
