航空发动机   21 个讨论,0 个关注

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

飞行器发动机制造商,通用电气、劳斯莱斯、普惠公司的实力各如何?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

在不考虑电池续航能力的情况下,飞机可以完全使用电动机取代现有的发动机吗?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

飞行器发动机制造商,通用电气、劳斯莱斯、普惠公司的实力各如何?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

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中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

在不考虑电池续航能力的情况下,飞机可以完全使用电动机取代现有的发动机吗?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

飞行器发动机制造商,通用电气、劳斯莱斯、普惠公司的实力各如何?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

在不考虑电池续航能力的情况下,飞机可以完全使用电动机取代现有的发动机吗?

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没问题的
不考虑威力,木棒可以取代枪炮
不考虑强度,木棒可以取代钢筋混凝土
不考虑温度,木棒可以取代耐火砖
不考虑长相,木棒劈开还可以取代珠宝
没问题的
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不考虑强度,木棒可以取代钢筋混凝土
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三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C91... 显示全部 »
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C919的客户,就不难发现,除了德国普仁和美国通用之外,其他全部都是国内的航空公司和租赁公司。而美国通用全称是美国通用电气金融服务有限公司(GECAS),其母公司GE是C919的唯一发动机供应商,其自家机队规模高达1450架,目前GECAS的C919订单为10架确认订单加10加意向订单,对于自家机队规模来说,这种采购其实只是小打小闹,从某种程度上也是对于自家产品的支持。至于德国普仁,稍微百科即可知道,隶属于中国普仁集团,本质上说也是国内的公司。这说明,C919到目前为止并没有得到国外航空公司和租赁公司的认可,国内的订单也很难说不是政治任务。另外,这500多架订单虽然包括了所谓的“确认订单”,但是没有一个订单是交付定金了的。对此,中国方面的解释是C919目前售价未定,所以也无从计算定金。但是在国际商用飞机采购中,没有支付定金的订单是不算确认订单的,日后违约的成本几乎为零。所以C919表面上看订单数量有那么500多架,实际上都是虚的,是否这500多架都能转化为实际交付的产品很难说。即使是国内航空公司,国家一样没有权利逼他们买C919,当年新舟60就是个很好的例子,国内各大航空公司就是不买,最后没办法中航工业自己成立一个幸福航空,自产自销,这算哪门子歪路==

订单已经问题重重,而交付更是令人揪心,开始计划的2014年首飞、2016年交付,到现在2015年中却表示今年依然无法首飞,延迟交付不仅意味着客户的流失,更会使飞机的竞争力大幅下降。即使C919的技术现在是领先的,等到交付的时候市场早就被瓜分完成,你插不进来。即使交付的时候技术依然有优势,看看洛克希德当年的L-1011吧,就是因为晚到,销量就是上不去,结果洛克希德永远地退出了客机市场。

时间是把无情的刀,砍掉了一个又一个被延迟了的项目,对于中国航空人来说,运10的教训依然历历在目。也许强大的国家意志可以保证C919项目不会下马,但是只有市场才能证明一个项目到底是成功还是失败。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
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也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
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https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
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劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
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民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
泻药!碰巧这个问题跟本人的工作有些关系,不得不怒答!请各位路过的专家欢迎批评指正。
PS:看到不少同学对罗罗和劳斯莱斯的关系比较感兴趣,特在后文予以解释,谢谢关注。同时强烈抗议知乎在修改功能中没有自动保存功能!
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航空发动机... 显示全部 »
泻药!碰巧这个问题跟本人的工作有些关系,不得不怒答!请各位路过的专家欢迎批评指正。
PS:看到不少同学对罗罗和劳斯莱斯的关系比较感兴趣,特在后文予以解释,谢谢关注。同时强烈抗议知乎在修改功能中没有自动保存功能!
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航空发动机厂商的历史就不再赘述了,这里主要谈谈全球航空发动机行业的格局和主要厂商的技术发展路线。
先来看一张图
http://image2.qiniudn.com/26682-4da6203f77684821b5a4f268016b78f0
上图是世界商用航空的发动机市场占有率图,需要说明的是这里的占有率是按数量统计的,由于不同等级的发动机价格差异极大,所以上图并不能完全反应市场格局。 https://pic3.zhimg.com/04187bbb00d1ceff64c071990ffb3fb2_b.jpg
上图是世界商用航空的发动机市场占有率图,需要说明的是这里的占有率是按数量统计的,由于不同等级的发动机价格差异极大,所以上图并不能完全反应市场格局。

从规模和市场占有率的角度来讲,航空发动机的整机生产商可以分为两个梯队。
第一梯队:
具有完全自主研发能力,产品线覆盖民用、军用多个领域,产品型号众多,具有很高的市场占有率。引用一个很俗的话:航空工业是世界工业领域的皇冠,而航空发动机是这个皇冠上的明珠。从工程师的角度来说,航空发动机的技术门槛非常高,研制难度非常大;从投资人的角度来说,航空发动机对资金要求更高,新型号研发的风险极大,正所谓的不成功便成仁。
正是基于这样的考虑,航空发动机领域的竞争对手之间总能在死磕的背后悄悄牵手成为合作伙伴,这样看似貌合神离的伙伴依然能拿下巨额订单。

主要公司:
[list][*] 通用电气公司(GE) ,GE的航空发动机谱系极为广泛,覆盖了商用航空、通用航空和大量军用飞机,波音、空客、巴航工业、庞巴迪和我国的C919上都能看到GE的身影,下面主要介绍一下比较重要的型号,详细资料可以参考GE航空官网 Aircraft Engine GE90 波音的”主心骨“——波音777的动力,是当时世界上直径最大的发动机,现在我国三大航逐渐接收的777-300er远程飞机都是由GE90-115B提供的动力,如果你坐国航飞机去北美,可以留意一下这个翅膀下的大家伙。
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GE9X 波音777的下一代唯一可选动力系统,在777X上号称比现款降低10%的油耗。
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GEnx 波音787的动力系统,可以在发动机尾部的看到标志性的锯齿形排气系统,南航和海航的787都是这款发动机,不过去年发动机碰到了高空结冰的问题,也让航空公司和制造商比较头疼。
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CF34 广泛用于各个型号的支线飞机和公务机,包括巴航工业的E-190和我国ARJ21,不过由于巴航工业的新一代E2飞机,单选了普惠产品,GE的CF34发动机前景堪忧。
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F404 ,当前美国舰载机的主力F-18系列飞机,都是由F404提供的动力。大名鼎鼎的B2隐身轰炸机也是GE的发动机。
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此外,GE还广泛参与了通用航空领域,包括为前不久刚首飞的国产公务机领世300提供动力。 中国全复合材料涡桨公务机“领世300”首飞成功

[list][*] 普惠公司(P&W) 普惠从活塞式航空发动机起家,与美国航空工业一起成长,军用领域一直保持强大竞争力,民用领域几起几落,随着齿轮传动技术的提出,市场份额和野心也在不断扩张。
PW4000 从1984年投入使用,一直延续到现在,不同衍生型号的发动机推力从52000磅发展到99040磅,使用机型包括空客A300,空客A310,波音747,波音767,波音777,空客A330,也是著名发动机常青树。
PW1000G系列发动机 这就是普惠应用齿轮传动技术的新一代发动机,已经被用在多个新一代飞机平台上,包括已经首飞的庞巴迪C系列飞机,巴航工业E2飞机,日本MRJ支线飞机,俄罗斯新一代单通道飞机MS21和空客A320NEO上。未来普惠还有可能将齿轮传动技术用在宽体机发动机上。
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上图为普惠的核心技术——齿轮传动箱,这么一个安装在发动机内部的齿轮箱要在输出极高动力的情况下,保证绝对的可靠,难度可想而知。 https://pic4.zhimg.com/9fd4b4efa6d611b73a438cd2d22d76eb_b.jpg
上图为普惠的核心技术——齿轮传动箱,这么一个安装在发动机内部的齿轮箱要在输出极高动力的情况下,保证绝对的可靠,难度可想而知。
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上图为已经完成首飞的庞巴迪C系列飞机,也是第一种将投入商业运营的普惠齿轮传动发动机,但是今年年中在地面试验过程中出现严重故障,减缓了C系列投入运营的时间,也让GTF发动机蒙上一层阴影。 https://pic3.zhimg.com/b3baf0f885c762672fe3ea42b7726772_b.jpg
上图为已经完成首飞的庞巴迪C系列飞机,也是第一种将投入商业运营的普惠齿轮传动发动机,但是今年年中在地面试验过程中出现严重故障,减缓了C系列投入运营的时间,也让GTF发动机蒙上一层阴影。
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下半年备受关注的A320NEO即将首飞,首飞机型采用的是普惠的PW1100G发动机,这款总订单超过3000架的飞机也是普惠GTF发动机最主要的战场,可以说它的成败直接决定了普惠齿轮传动技术的未来走向。 https://pic4.zhimg.com/40f1e711b47d75f1cd2aa05204f44e8b_b.jpg
下半年备受关注的A320NEO即将首飞,首飞机型采用的是普惠的PW1100G发动机,这款总订单超过3000架的飞机也是普惠GTF发动机最主要的战场,可以说它的成败直接决定了普惠齿轮传动技术的未来走向。
除了这些大型的商用发动机,普惠还是美国主力战机F-22和F-35的唯一动力供应商,技术实力可见一斑。
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另外,普惠的子公司加拿大普惠公司还是世界上最大的涡桨和涡轴发动机供应商,很多直升机和涡桨飞机都采用加普惠的发动机,包括我们熟悉的国产新舟60飞机。

[list] 罗尔斯·罗伊斯公司(RR) (不是劳斯莱斯) 罗罗公司在商用发动机领域具有很强的竞争力,从2012年正式退出IAE合资公司后将主要精力用在宽体机市场。
遄达700发动机 ,目前空客A330飞机的最主要动力系统,在我国的市场占有率超过90%。
遄达900发动机 ,空客A380的动力系统,南航、新加坡航空、阿联酋航空都选择了遄达900,市场占有率超过50%。
遄达1000发动机 ,波音787的动力系统,在世界范围内拥有较高的市场占有率,但目前国内航空公司还没有确定订单。
遄达XWB发动机 ,空客A350XWB的唯一动力系统,A350XWB也是空客未来的主力机型,目前销量已经达到748架,也意味着遄达XWB的订单已经超过1500台,号称是罗罗史上销售最快的发动机。
遄达7000发动机, 罗罗根据空客要求,将遄达1000发动机改进后装在A330NEO飞机上,就形成了遄达7000发动机,单纯发动机的效率可以提高10%。

-------------------------------插叙开始
简单介绍一下Rolls-Royce的公司历史,为了不产生混淆,这里的公司名称都用英文:

1906年, Henry Royce and Charles Rolls 在英国曼彻斯特成立了Rolls-Royce Limited,从事豪华汽车的生产业务。1914年,第一次世界大战爆发,在商业利益和政府需求的双重推动下,Rolls-Royce Limited开始生产航空发动机,为英国空军提供了大量航空发动机。至此,Rolls-Royce Limited同时拥有航空发动机和豪华汽车两个业务板块。
直到1971年,Rolls-Royce Limited投入巨资为洛克希德公司L-1011远程宽体客机研制了RB211发动机,但好女嫁错郎,洛克希德L-1011飞机在与波音和麦道的竞争中完败,资金链断裂导致Rolls-Royce Limited宣布破产保护。洛克希德公司也从此退出民用飞机市场,一个型号搞到两个顶级公司,可见航空工业不是一般国家随便玩的。(但RB211发动机此后依然成为了世界上最成功的发动机型号之一,罗罗也因此奠定了此后在商用发动机行业的地位。)

英国政府为了保护本土航空工业,将Rolls-Royce Limited的航空发动机业务国有化,仍称为Rolls-Royce Limited。而原有的豪华汽车业务卖给Vickers公司,改名为Rolls-Royce Motors。 至此,Rolls-Royce Limited和Rolls-Royce Motors已经是两个公司,但Rolls-Royce Limited仍握有RR的商标。
1987年,撒切尔夫人推行私有化政策使得Rolls-Royce Limited再次私有化,并改名为Rolls-Royce PLC,并一直沿用至今。 现在,从事航空、船舶等工业动力业务的Rolls-Royce PLC在中国被称为罗尔斯·罗伊斯公司,简称罗罗。 [/list] http://image2.qiniudn.com/26682-a34c324c346500e27124b683b60c8890
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1998年,Vickers公司选择出售Rolls-Royce Motors,宝马和大众都参与了竞标,但大众还是由于出价更高赢得了竞标。不过由于RR的商标仍然控制在Rolls-Royce PLC手中,而当时Rolls-Royce PLC正在跟宝马联合研制公务机发动机(BR系列),所以Rolls-Royce PLC选择将RR商标的使用权转让给宝马公司。大众公司只获得了车头天使吉祥物和进气格栅的使用权,而无法制造劳斯莱斯牌汽车。最后宝马还是从大众手中获得了天使吉祥物和经典进气格栅的使用权,这才有了现在的劳斯莱斯汽车。 http://image2.qiniudn.com/26682-34c345da34220144537f1f96303ce325
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Rolls-Royce Motors在宝马公司旗下被继续发扬光大,这个品牌的中文名称就是家喻户晓的劳斯莱斯。
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-------------------------------插叙结束

主要合资公司 :
CFM国际公司,由GE公司和法国Snecma公司于上世纪70年代按50:50比例合资成立,针对炙手可热的单通道飞机市场(100~200座级别,代表机型波音737和空客A320)推出了CFM56发动机,双方都拿出自己的核心技术,亲密无间的完成一次堪称典范的合作,也是美法基情的重要象征。从CFM56的名字就能看出,它出自GE的CF6发动机和Snecma的M56发动机。 IAE公司,是由普惠、罗罗、日本航空发动机公司和德国MTU公司在上世纪80年代成立的,普惠和罗罗各占31.5%的股份,是地位平等的大股东,这四家公司联合起来研制了V2500发动机,同样是面向单通道飞机市场,也是为了与CFM56竞争。可以看出,被GE和Snecma”抛下“的小伙伴们又联起手来了。 Engine Alliance(发动机联盟),是由GE和普惠成立的合资公司这家公司只有一款发动机,就是空客A380上的GP7200发动机,而A380的另一款发动机是罗罗的Trent 900。让普惠和GE两个老冤家联手对抗罗罗,也是发动机行业各种合纵连横的集中体现。
第二梯队:
主要包括法国Snecma公司,美国霍尼韦尔公司(Honeywell),德国MTU公司,日本航空发动机公司以及俄罗斯的发动机公司,这些公司都在各自的技术领域有很强的实力,与第一梯队的发动机公司在合作中竞争,在竞争中合作,也是世界航空发动机领域的佼佼者。
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增... 显示全部 »
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增强战斗机的机动性。但是如果已经进入失速,战斗机是否是利用矢量推力来改出失速的呢?还是有其他措施?这点我并不清楚。

至于客机,其重量和体积更大,如果使用矢量推力改出失速,要使飞机产生一个足够大的俯仰力矩,恐怕现在客机的结构强度很难承受这样的作用。

2. 如果矢量推力技术能够改出失速,有没有可行性?

从成本上来考虑,更不可能利用矢量推力改出失速。
[list][*]首先,大型客机很难进入失速, 张峻的答案 中也说了,失速造成的飞行事故是小概率中的小概率。航空公司不需要一项几乎用不上的技术;
其次,民航客机及其发动机对经济性的要求十分苛刻,能省一点是一点。加装矢量喷管牵扯到气动、结构和控制系统的改造,势必带来成本的大幅增加。
这个跟黑匣子的情况类似。现在的技术完全可以做到数据的实时传输,为什么还要用黑匣子来记录,以至于马航失事的时候打捞个黑匣子这么费劲?也是经济性的问题。
可以看这个答案: 飞机的黑匣子是不是过时的产物?飞机的信息可不可以实时传递回地面,而不是事后打捞?

3. 矢量推力技术有没有可能应用在民用客机上?

在未来,真的有可能。.
但是 不用用来改出失速 ,而是用以在起飞的阶段提供高升力,提高推进效率。

碰巧看过一些关于未来大型客机发展方向的内容。
的确有研究准备把矢量推力技术使用在新概念的客机上。
先上图:
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图 1 https://pic3.zhimg.com/e15f8d6ce3282b6c803fafac86fe7e82_b.jpg
图 1
[list][*] 翼身融合体飞机
上图左上角这种看起来很酷炫的飞行器,是一种叫翼身融合(BWB, Body-Wing-Blended)飞行器的示意图,是客机的一种新型布局(说新型,其实也已经是90年代初NASA提出的概念了)。巨型BWB布局飞机翼展能够达到80m,载客量达到800人,当然了,是设想中的。

我们可以看到,这种飞机的机身与机翼是高度一体化的,这种布局的气动性能好,空间利用率高,在经济性、舒适性等方面都具有潜在的优势。
[list][*] 分布式动力
对于这种超大型的运输机,自然需要更强劲的动力。
A380载客量550人,需要4台直径3米,推力311千牛的涡扇发动机驱动。
那对付这台巨无霸,人们还要继续挑战人类极限,造出更大的发动机吗?
但是更大的发动机一方面对核心机的性能提出了严峻考验,一方面不利于与机身的一体化,造成推进效率的下降。

于是研究人员转变了思路,提出了一种称作 “分布式动力” 的发动机布局方式,也就是利用多台小型或微型航空发动机代替常规大尺寸发动机。
这种布局方式在安全性、经济性、环保性等方面都有优势。

看到左上角那个飞行器机身放上的两条红线没有?
那个就是表示在机身上方放置两排小型发动机。
发动机是和机身高度一体化的,可以类比B2轰炸机的样子,只不过B2是一边一台(是一边两台,感谢 @胡小宅 指正),而这种分布式布局是一边一排:
http://image2.qiniudn.com/26682-0b52b6482949b5e4596d17240d2bbe1e
图 2 https://pic1.zhimg.com/00758dce29feadb346c9dbdd1fa53198_b.jpg
图 2
[list][*] 矢量推力技术的应用
由于发动机尺寸小,又排成一排,尾喷管可以做成扁扁长长的(图中文字所说的High Aspect Ratio Wing Trailing Edge Nozzle),一排发动机一起排气。
这种结构很适宜用矢量推力技术,喷管不需要向四面八方转动,能上下摆动就行。需要提高升力的时候就向下摆,巡航状态就放平。就是图1右上角表示的High Lift和Cruise Configuration。

这就是矢量推力技术应用在民航客机中的一种可能的形式。

参考资料
[1] 【流言】大型客机失速一定会坠机
[2] 求问波音767客机的最大失速速度_eve吧
[3] 俄客机坠毁黑匣子解密,系人为失当致失速,改出时触地
[4] 客机失速,好比汽车在“漂移”
[5] Kim, Hyun Dae, and John D. Saunders. Embedded wing propulsion conceptual study. No. NASA-TM-2003-212696. 2003
[6] 李晓勇, 张淼, 鲁素芬, 等. 翼身融合飞机的空气动力学研究进展[J]. 飞机设计, 2007, 27(2): 1-9.
我又百度了一下,目前飞过最高的载人飞机是美国的X15,它飞到51公里高,速度超过6倍当地音速,但它使用火箭发动机 。

最高也是最快的侦察机是美国的黑鸟,30公里高,三倍当地音速,使用冲压-涡喷组合发动机。

之前的回答是发动机的理想飞行,即在高空台模拟发动机... 显示全部 »
我又百度了一下,目前飞过最高的载人飞机是美国的X15,它飞到51公里高,速度超过6倍当地音速,但它使用火箭发动机 。

最高也是最快的侦察机是美国的黑鸟,30公里高,三倍当地音速,使用冲压-涡喷组合发动机。

之前的回答是发动机的理想飞行,即在高空台模拟发动机在高空的飞行,就是不管飞机是否飞得了那么高,高空台可以让它模拟任何高度。

但是当我们站在飞机的角度,那就要考虑这架飞机怎样才能从地面跑到十几公里的高空。

飞机的受力为重力,阻力,升力,推力。要从地面飞到高空,就得升力大于重力,而升力来源于飞行速度,一般飞行速度越快升力越大,要获得飞行速度就得推力大于阻力,且飞行速度越大阻力也越大,那么需要的推力也越大。

即对一个飞机,它要飞得更高,就得飞的更快,这样阻力更大,需要的发动机的推力也要更大。

飞得更快才能飞得更高。

但是螺旋桨不能飞的更快,太快了桨叶附近会产生激波,激波会导致桨叶表面气流分离,即螺旋桨会产生不稳定流动,发生失速,其产生的推力不能进一步增加,甚至可能下降。

但是涡喷发动机就适合飞的超音速,因为它有进气道把超音速气流近乎等熵地(无总压损失)减速增压为亚音速气流供给发动机。

所以一般飞机是有高度极限的,再高也飞不了那么高,必需更快,推进系统推力必需更大,但是推进系统的推力是有限的。

当然在一定的高度范围(相对比较低的高度,比如11km以内)内,螺旋桨飞机和喷气式飞机都能飞得到,在这种情况下就可以比较他们的效率。

对于小飞机,一般是活塞式发动机加+螺旋桨,大飞机一般是涡轮螺旋桨或者涡扇发动机,战斗机一般是涡喷或小涵道比涡扇发动机。

一般小飞机飞的慢,飞的低,阻力小,所需推力小,活塞发动机的功率就够了。

大飞机虽然飞的低,飞得也不快,但是阻力大得多(地面滑行摩擦力或者飞行中的空气阻力都比小飞机大得多),所需推力大得多,这样一般活塞式发动机提供不了那么大功率,想要提供那么大功率,它就得体积特别大才行,但是重量也会特别大,不适合飞机,用在普通轮船上还行(比如货运轮船用大型柴油机,但是军舰仍用燃气涡轮发动机,因为重量小功率大就游得快)。此时涡轮螺旋桨和大涵道比涡扇就显示出它功重比大的优势了,即体积重量不太大,但是功率却特别大。

但是呢,燃气涡轮发动机不适合做的太小,太小了压气机压比低,燃烧室温度低,转速太高(比大型的燃气涡轮发动机更高),噪声太大,热效率推进效率都太低,相比活塞式发动机就没优势了。

对于大飞机,涡轮螺旋桨的确比涡扇更省油,但是飞得相对慢。

至于涡喷发动机的高度特性,比较复杂。

对于喷气式飞机,它的进气道和涡喷发动机(压气机,燃烧室,尾喷管)构成其推进系统,涡喷发动机既是热机又是推进器。

而对于螺旋桨飞机而言,活塞式发动机和螺旋桨构成其推进系统,但它的活塞式发动机是热机,螺旋桨是推进器,即热机和推进器是分开的。

对于既是热机又是推进器的涡喷发动机,其作为热机是将燃油化学能转变为通过发动机的气流动能增量,作为推进器则是将气流获得的动能增量转变为推进功率。

推进系统的总效率=热机效率×推进器效率

注:
热机效率:通过发动机的气流动能增量与燃料完全燃烧所释放热量之比。
推进效率:发动机做的有效推进功率与通过发动机的气流动能增量之比。
总效率:推进功率与燃油释放热量之比。

在高空(同温层以下),随高度增加大气温度气压越来越低越来越稀薄,但涡喷发动机有压气机源源不断的抽气压缩供给燃烧室,在发动机转速和燃烧室总温不变时,空气温度越低越容易压缩,增压比是增大的,同时加热比也增大,增压比的提高使得热量利用得到改善,作为热机效率增加。

而其推进效率在飞行速度不变时只取决于喷气速度,喷气速度越大推进效率越低,在喷气速度不变时推进效率不变。

这样在涡喷发动机转速不变,燃烧室总温不变,飞行速度不变的情况下随飞行高度增加,其推进系统总效率是增加的,即耗油率比低空飞行时有所降低。

从上面的分析可以看到影响涡喷发动机总效率的因素太多,比如调节规律(转速变化,喷油规律等),飞行速度,战斗机的话开不开加力等等。分析起来比较复杂。

而活塞式发动机受排量影响抽气能力比较弱,高空吸入的空气更少,估计点火也会受影响,燃料会燃烧不充分,它的热效率会降低。

螺旋桨的推进效率也由于空气稀薄也会相对降低,因为螺旋桨的设计点应当是效率最高,飞到更高的地方,飞行状态偏离设计点效率会下降。

需要注意,任何一款飞机发动机都是有个设计点的,即发动机是以设计点(飞行高度,飞行速度,发动机转速)为准进行设计,发动机最适合在设计点工作,如果偏离了设计点发动机的效率是下降的,但是发动机有调节系统,可以在一定范围内通过调节进气道,发动机进口导叶,压气机可调静子,转速和喷油量以及尾喷管大小形状来使发动机尽可能不偏离设计点太多或者把设计点拓宽成设计区。

如果偏离设计点太多,发动机会发生堵塞或者失速(喘振),后者会损坏发动机里的叶片,导致发动机报废。

我想对于活塞式发动机也是类似的,一般汽油发动机跑到青藏高原可能功率效率都会下降。现在为了在排量一定时提高功率,都会加入涡轮增压装置,即空气抽气加压进入缸内,进入缸内空气质量会增加,功率会增加。

效率只影响耗油率,它与飞机是否能够飞的更高无关,但与飞机是否适合飞的更高有关。效率和推力是两种不同的指标。

不论是那种推进系统,它们的推力都是随高度增加而下降的,这个是因为空气密度越来越低,通过涡喷发动机或螺旋桨的空气流量下降太多,推力必然下降。

想飞的更高推力必需足够大,推力应当是能否飞的更高的主要因素,随高度增加涡喷发动机推力衰减的应当比螺旋桨慢,这样高空用涡喷发动机比较好。

对活塞式发动机和螺旋桨的特性还不是很熟悉,先说这些仅供参考。

谢邀^_^
没问题的
不考虑威力,木棒可以取代枪炮
不考虑强度,木棒可以取代钢筋混凝土
不考虑温度,木棒可以取代耐火砖
不考虑长相,木棒劈开还可以取代珠宝
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三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C91... 显示全部 »
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C919的客户,就不难发现,除了德国普仁和美国通用之外,其他全部都是国内的航空公司和租赁公司。而美国通用全称是美国通用电气金融服务有限公司(GECAS),其母公司GE是C919的唯一发动机供应商,其自家机队规模高达1450架,目前GECAS的C919订单为10架确认订单加10加意向订单,对于自家机队规模来说,这种采购其实只是小打小闹,从某种程度上也是对于自家产品的支持。至于德国普仁,稍微百科即可知道,隶属于中国普仁集团,本质上说也是国内的公司。这说明,C919到目前为止并没有得到国外航空公司和租赁公司的认可,国内的订单也很难说不是政治任务。另外,这500多架订单虽然包括了所谓的“确认订单”,但是没有一个订单是交付定金了的。对此,中国方面的解释是C919目前售价未定,所以也无从计算定金。但是在国际商用飞机采购中,没有支付定金的订单是不算确认订单的,日后违约的成本几乎为零。所以C919表面上看订单数量有那么500多架,实际上都是虚的,是否这500多架都能转化为实际交付的产品很难说。即使是国内航空公司,国家一样没有权利逼他们买C919,当年新舟60就是个很好的例子,国内各大航空公司就是不买,最后没办法中航工业自己成立一个幸福航空,自产自销,这算哪门子歪路==

订单已经问题重重,而交付更是令人揪心,开始计划的2014年首飞、2016年交付,到现在2015年中却表示今年依然无法首飞,延迟交付不仅意味着客户的流失,更会使飞机的竞争力大幅下降。即使C919的技术现在是领先的,等到交付的时候市场早就被瓜分完成,你插不进来。即使交付的时候技术依然有优势,看看洛克希德当年的L-1011吧,就是因为晚到,销量就是上不去,结果洛克希德永远地退出了客机市场。

时间是把无情的刀,砍掉了一个又一个被延迟了的项目,对于中国航空人来说,运10的教训依然历历在目。也许强大的国家意志可以保证C919项目不会下马,但是只有市场才能证明一个项目到底是成功还是失败。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
http://image2.qiniudn.com/26682-efefe705183097d69ab5c78891b19302
劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1856be61a5c99cb99bc8b9c01e1fdae8
民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
泻药!碰巧这个问题跟本人的工作有些关系,不得不怒答!请各位路过的专家欢迎批评指正。
PS:看到不少同学对罗罗和劳斯莱斯的关系比较感兴趣,特在后文予以解释,谢谢关注。同时强烈抗议知乎在修改功能中没有自动保存功能!
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航空发动机... 显示全部 »
泻药!碰巧这个问题跟本人的工作有些关系,不得不怒答!请各位路过的专家欢迎批评指正。
PS:看到不少同学对罗罗和劳斯莱斯的关系比较感兴趣,特在后文予以解释,谢谢关注。同时强烈抗议知乎在修改功能中没有自动保存功能!
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航空发动机厂商的历史就不再赘述了,这里主要谈谈全球航空发动机行业的格局和主要厂商的技术发展路线。
先来看一张图
http://image2.qiniudn.com/26682-4da6203f77684821b5a4f268016b78f0
上图是世界商用航空的发动机市场占有率图,需要说明的是这里的占有率是按数量统计的,由于不同等级的发动机价格差异极大,所以上图并不能完全反应市场格局。 https://pic3.zhimg.com/04187bbb00d1ceff64c071990ffb3fb2_b.jpg
上图是世界商用航空的发动机市场占有率图,需要说明的是这里的占有率是按数量统计的,由于不同等级的发动机价格差异极大,所以上图并不能完全反应市场格局。

从规模和市场占有率的角度来讲,航空发动机的整机生产商可以分为两个梯队。
第一梯队:
具有完全自主研发能力,产品线覆盖民用、军用多个领域,产品型号众多,具有很高的市场占有率。引用一个很俗的话:航空工业是世界工业领域的皇冠,而航空发动机是这个皇冠上的明珠。从工程师的角度来说,航空发动机的技术门槛非常高,研制难度非常大;从投资人的角度来说,航空发动机对资金要求更高,新型号研发的风险极大,正所谓的不成功便成仁。
正是基于这样的考虑,航空发动机领域的竞争对手之间总能在死磕的背后悄悄牵手成为合作伙伴,这样看似貌合神离的伙伴依然能拿下巨额订单。

主要公司:
[list][*] 通用电气公司(GE) ,GE的航空发动机谱系极为广泛,覆盖了商用航空、通用航空和大量军用飞机,波音、空客、巴航工业、庞巴迪和我国的C919上都能看到GE的身影,下面主要介绍一下比较重要的型号,详细资料可以参考GE航空官网 Aircraft Engine GE90 波音的”主心骨“——波音777的动力,是当时世界上直径最大的发动机,现在我国三大航逐渐接收的777-300er远程飞机都是由GE90-115B提供的动力,如果你坐国航飞机去北美,可以留意一下这个翅膀下的大家伙。
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GE9X 波音777的下一代唯一可选动力系统,在777X上号称比现款降低10%的油耗。
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GEnx 波音787的动力系统,可以在发动机尾部的看到标志性的锯齿形排气系统,南航和海航的787都是这款发动机,不过去年发动机碰到了高空结冰的问题,也让航空公司和制造商比较头疼。
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CF34 广泛用于各个型号的支线飞机和公务机,包括巴航工业的E-190和我国ARJ21,不过由于巴航工业的新一代E2飞机,单选了普惠产品,GE的CF34发动机前景堪忧。
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F404 ,当前美国舰载机的主力F-18系列飞机,都是由F404提供的动力。大名鼎鼎的B2隐身轰炸机也是GE的发动机。
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此外,GE还广泛参与了通用航空领域,包括为前不久刚首飞的国产公务机领世300提供动力。 中国全复合材料涡桨公务机“领世300”首飞成功

[list][*] 普惠公司(P&W) 普惠从活塞式航空发动机起家,与美国航空工业一起成长,军用领域一直保持强大竞争力,民用领域几起几落,随着齿轮传动技术的提出,市场份额和野心也在不断扩张。
PW4000 从1984年投入使用,一直延续到现在,不同衍生型号的发动机推力从52000磅发展到99040磅,使用机型包括空客A300,空客A310,波音747,波音767,波音777,空客A330,也是著名发动机常青树。
PW1000G系列发动机 这就是普惠应用齿轮传动技术的新一代发动机,已经被用在多个新一代飞机平台上,包括已经首飞的庞巴迪C系列飞机,巴航工业E2飞机,日本MRJ支线飞机,俄罗斯新一代单通道飞机MS21和空客A320NEO上。未来普惠还有可能将齿轮传动技术用在宽体机发动机上。
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上图为普惠的核心技术——齿轮传动箱,这么一个安装在发动机内部的齿轮箱要在输出极高动力的情况下,保证绝对的可靠,难度可想而知。 https://pic4.zhimg.com/9fd4b4efa6d611b73a438cd2d22d76eb_b.jpg
上图为普惠的核心技术——齿轮传动箱,这么一个安装在发动机内部的齿轮箱要在输出极高动力的情况下,保证绝对的可靠,难度可想而知。
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上图为已经完成首飞的庞巴迪C系列飞机,也是第一种将投入商业运营的普惠齿轮传动发动机,但是今年年中在地面试验过程中出现严重故障,减缓了C系列投入运营的时间,也让GTF发动机蒙上一层阴影。 https://pic3.zhimg.com/b3baf0f885c762672fe3ea42b7726772_b.jpg
上图为已经完成首飞的庞巴迪C系列飞机,也是第一种将投入商业运营的普惠齿轮传动发动机,但是今年年中在地面试验过程中出现严重故障,减缓了C系列投入运营的时间,也让GTF发动机蒙上一层阴影。
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下半年备受关注的A320NEO即将首飞,首飞机型采用的是普惠的PW1100G发动机,这款总订单超过3000架的飞机也是普惠GTF发动机最主要的战场,可以说它的成败直接决定了普惠齿轮传动技术的未来走向。 https://pic4.zhimg.com/40f1e711b47d75f1cd2aa05204f44e8b_b.jpg
下半年备受关注的A320NEO即将首飞,首飞机型采用的是普惠的PW1100G发动机,这款总订单超过3000架的飞机也是普惠GTF发动机最主要的战场,可以说它的成败直接决定了普惠齿轮传动技术的未来走向。
除了这些大型的商用发动机,普惠还是美国主力战机F-22和F-35的唯一动力供应商,技术实力可见一斑。
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另外,普惠的子公司加拿大普惠公司还是世界上最大的涡桨和涡轴发动机供应商,很多直升机和涡桨飞机都采用加普惠的发动机,包括我们熟悉的国产新舟60飞机。

[list] 罗尔斯·罗伊斯公司(RR) (不是劳斯莱斯) 罗罗公司在商用发动机领域具有很强的竞争力,从2012年正式退出IAE合资公司后将主要精力用在宽体机市场。
遄达700发动机 ,目前空客A330飞机的最主要动力系统,在我国的市场占有率超过90%。
遄达900发动机 ,空客A380的动力系统,南航、新加坡航空、阿联酋航空都选择了遄达900,市场占有率超过50%。
遄达1000发动机 ,波音787的动力系统,在世界范围内拥有较高的市场占有率,但目前国内航空公司还没有确定订单。
遄达XWB发动机 ,空客A350XWB的唯一动力系统,A350XWB也是空客未来的主力机型,目前销量已经达到748架,也意味着遄达XWB的订单已经超过1500台,号称是罗罗史上销售最快的发动机。
遄达7000发动机, 罗罗根据空客要求,将遄达1000发动机改进后装在A330NEO飞机上,就形成了遄达7000发动机,单纯发动机的效率可以提高10%。

-------------------------------插叙开始
简单介绍一下Rolls-Royce的公司历史,为了不产生混淆,这里的公司名称都用英文:

1906年, Henry Royce and Charles Rolls 在英国曼彻斯特成立了Rolls-Royce Limited,从事豪华汽车的生产业务。1914年,第一次世界大战爆发,在商业利益和政府需求的双重推动下,Rolls-Royce Limited开始生产航空发动机,为英国空军提供了大量航空发动机。至此,Rolls-Royce Limited同时拥有航空发动机和豪华汽车两个业务板块。
直到1971年,Rolls-Royce Limited投入巨资为洛克希德公司L-1011远程宽体客机研制了RB211发动机,但好女嫁错郎,洛克希德L-1011飞机在与波音和麦道的竞争中完败,资金链断裂导致Rolls-Royce Limited宣布破产保护。洛克希德公司也从此退出民用飞机市场,一个型号搞到两个顶级公司,可见航空工业不是一般国家随便玩的。(但RB211发动机此后依然成为了世界上最成功的发动机型号之一,罗罗也因此奠定了此后在商用发动机行业的地位。)

英国政府为了保护本土航空工业,将Rolls-Royce Limited的航空发动机业务国有化,仍称为Rolls-Royce Limited。而原有的豪华汽车业务卖给Vickers公司,改名为Rolls-Royce Motors。 至此,Rolls-Royce Limited和Rolls-Royce Motors已经是两个公司,但Rolls-Royce Limited仍握有RR的商标。
1987年,撒切尔夫人推行私有化政策使得Rolls-Royce Limited再次私有化,并改名为Rolls-Royce PLC,并一直沿用至今。 现在,从事航空、船舶等工业动力业务的Rolls-Royce PLC在中国被称为罗尔斯·罗伊斯公司,简称罗罗。 [/list] http://image2.qiniudn.com/26682-a34c324c346500e27124b683b60c8890
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1998年,Vickers公司选择出售Rolls-Royce Motors,宝马和大众都参与了竞标,但大众还是由于出价更高赢得了竞标。不过由于RR的商标仍然控制在Rolls-Royce PLC手中,而当时Rolls-Royce PLC正在跟宝马联合研制公务机发动机(BR系列),所以Rolls-Royce PLC选择将RR商标的使用权转让给宝马公司。大众公司只获得了车头天使吉祥物和进气格栅的使用权,而无法制造劳斯莱斯牌汽车。最后宝马还是从大众手中获得了天使吉祥物和经典进气格栅的使用权,这才有了现在的劳斯莱斯汽车。 http://image2.qiniudn.com/26682-34c345da34220144537f1f96303ce325
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Rolls-Royce Motors在宝马公司旗下被继续发扬光大,这个品牌的中文名称就是家喻户晓的劳斯莱斯。
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-------------------------------插叙结束

主要合资公司 :
CFM国际公司,由GE公司和法国Snecma公司于上世纪70年代按50:50比例合资成立,针对炙手可热的单通道飞机市场(100~200座级别,代表机型波音737和空客A320)推出了CFM56发动机,双方都拿出自己的核心技术,亲密无间的完成一次堪称典范的合作,也是美法基情的重要象征。从CFM56的名字就能看出,它出自GE的CF6发动机和Snecma的M56发动机。 IAE公司,是由普惠、罗罗、日本航空发动机公司和德国MTU公司在上世纪80年代成立的,普惠和罗罗各占31.5%的股份,是地位平等的大股东,这四家公司联合起来研制了V2500发动机,同样是面向单通道飞机市场,也是为了与CFM56竞争。可以看出,被GE和Snecma”抛下“的小伙伴们又联起手来了。 Engine Alliance(发动机联盟),是由GE和普惠成立的合资公司这家公司只有一款发动机,就是空客A380上的GP7200发动机,而A380的另一款发动机是罗罗的Trent 900。让普惠和GE两个老冤家联手对抗罗罗,也是发动机行业各种合纵连横的集中体现。
第二梯队:
主要包括法国Snecma公司,美国霍尼韦尔公司(Honeywell),德国MTU公司,日本航空发动机公司以及俄罗斯的发动机公司,这些公司都在各自的技术领域有很强的实力,与第一梯队的发动机公司在合作中竞争,在竞争中合作,也是世界航空发动机领域的佼佼者。
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增... 显示全部 »
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增强战斗机的机动性。但是如果已经进入失速,战斗机是否是利用矢量推力来改出失速的呢?还是有其他措施?这点我并不清楚。

至于客机,其重量和体积更大,如果使用矢量推力改出失速,要使飞机产生一个足够大的俯仰力矩,恐怕现在客机的结构强度很难承受这样的作用。

2. 如果矢量推力技术能够改出失速,有没有可行性?

从成本上来考虑,更不可能利用矢量推力改出失速。
[list][*]首先,大型客机很难进入失速, 张峻的答案 中也说了,失速造成的飞行事故是小概率中的小概率。航空公司不需要一项几乎用不上的技术;
其次,民航客机及其发动机对经济性的要求十分苛刻,能省一点是一点。加装矢量喷管牵扯到气动、结构和控制系统的改造,势必带来成本的大幅增加。
这个跟黑匣子的情况类似。现在的技术完全可以做到数据的实时传输,为什么还要用黑匣子来记录,以至于马航失事的时候打捞个黑匣子这么费劲?也是经济性的问题。
可以看这个答案: 飞机的黑匣子是不是过时的产物?飞机的信息可不可以实时传递回地面,而不是事后打捞?

3. 矢量推力技术有没有可能应用在民用客机上?

在未来,真的有可能。.
但是 不用用来改出失速 ,而是用以在起飞的阶段提供高升力,提高推进效率。

碰巧看过一些关于未来大型客机发展方向的内容。
的确有研究准备把矢量推力技术使用在新概念的客机上。
先上图:
http://image2.qiniudn.com/26682-ea954d29122b1f715e69b982d2595dfb
图 1 https://pic3.zhimg.com/e15f8d6ce3282b6c803fafac86fe7e82_b.jpg
图 1
[list][*] 翼身融合体飞机
上图左上角这种看起来很酷炫的飞行器,是一种叫翼身融合(BWB, Body-Wing-Blended)飞行器的示意图,是客机的一种新型布局(说新型,其实也已经是90年代初NASA提出的概念了)。巨型BWB布局飞机翼展能够达到80m,载客量达到800人,当然了,是设想中的。

我们可以看到,这种飞机的机身与机翼是高度一体化的,这种布局的气动性能好,空间利用率高,在经济性、舒适性等方面都具有潜在的优势。
[list][*] 分布式动力
对于这种超大型的运输机,自然需要更强劲的动力。
A380载客量550人,需要4台直径3米,推力311千牛的涡扇发动机驱动。
那对付这台巨无霸,人们还要继续挑战人类极限,造出更大的发动机吗?
但是更大的发动机一方面对核心机的性能提出了严峻考验,一方面不利于与机身的一体化,造成推进效率的下降。

于是研究人员转变了思路,提出了一种称作 “分布式动力” 的发动机布局方式,也就是利用多台小型或微型航空发动机代替常规大尺寸发动机。
这种布局方式在安全性、经济性、环保性等方面都有优势。

看到左上角那个飞行器机身放上的两条红线没有?
那个就是表示在机身上方放置两排小型发动机。
发动机是和机身高度一体化的,可以类比B2轰炸机的样子,只不过B2是一边一台(是一边两台,感谢 @胡小宅 指正),而这种分布式布局是一边一排:
http://image2.qiniudn.com/26682-0b52b6482949b5e4596d17240d2bbe1e
图 2 https://pic1.zhimg.com/00758dce29feadb346c9dbdd1fa53198_b.jpg
图 2
[list][*] 矢量推力技术的应用
由于发动机尺寸小,又排成一排,尾喷管可以做成扁扁长长的(图中文字所说的High Aspect Ratio Wing Trailing Edge Nozzle),一排发动机一起排气。
这种结构很适宜用矢量推力技术,喷管不需要向四面八方转动,能上下摆动就行。需要提高升力的时候就向下摆,巡航状态就放平。就是图1右上角表示的High Lift和Cruise Configuration。

这就是矢量推力技术应用在民航客机中的一种可能的形式。

参考资料
[1] 【流言】大型客机失速一定会坠机
[2] 求问波音767客机的最大失速速度_eve吧
[3] 俄客机坠毁黑匣子解密,系人为失当致失速,改出时触地
[4] 客机失速,好比汽车在“漂移”
[5] Kim, Hyun Dae, and John D. Saunders. Embedded wing propulsion conceptual study. No. NASA-TM-2003-212696. 2003
[6] 李晓勇, 张淼, 鲁素芬, 等. 翼身融合飞机的空气动力学研究进展[J]. 飞机设计, 2007, 27(2): 1-9.
我又百度了一下,目前飞过最高的载人飞机是美国的X15,它飞到51公里高,速度超过6倍当地音速,但它使用火箭发动机 。

最高也是最快的侦察机是美国的黑鸟,30公里高,三倍当地音速,使用冲压-涡喷组合发动机。

之前的回答是发动机的理想飞行,即在高空台模拟发动机... 显示全部 »
我又百度了一下,目前飞过最高的载人飞机是美国的X15,它飞到51公里高,速度超过6倍当地音速,但它使用火箭发动机 。

最高也是最快的侦察机是美国的黑鸟,30公里高,三倍当地音速,使用冲压-涡喷组合发动机。

之前的回答是发动机的理想飞行,即在高空台模拟发动机在高空的飞行,就是不管飞机是否飞得了那么高,高空台可以让它模拟任何高度。

但是当我们站在飞机的角度,那就要考虑这架飞机怎样才能从地面跑到十几公里的高空。

飞机的受力为重力,阻力,升力,推力。要从地面飞到高空,就得升力大于重力,而升力来源于飞行速度,一般飞行速度越快升力越大,要获得飞行速度就得推力大于阻力,且飞行速度越大阻力也越大,那么需要的推力也越大。

即对一个飞机,它要飞得更高,就得飞的更快,这样阻力更大,需要的发动机的推力也要更大。

飞得更快才能飞得更高。

但是螺旋桨不能飞的更快,太快了桨叶附近会产生激波,激波会导致桨叶表面气流分离,即螺旋桨会产生不稳定流动,发生失速,其产生的推力不能进一步增加,甚至可能下降。

但是涡喷发动机就适合飞的超音速,因为它有进气道把超音速气流近乎等熵地(无总压损失)减速增压为亚音速气流供给发动机。

所以一般飞机是有高度极限的,再高也飞不了那么高,必需更快,推进系统推力必需更大,但是推进系统的推力是有限的。

当然在一定的高度范围(相对比较低的高度,比如11km以内)内,螺旋桨飞机和喷气式飞机都能飞得到,在这种情况下就可以比较他们的效率。

对于小飞机,一般是活塞式发动机加+螺旋桨,大飞机一般是涡轮螺旋桨或者涡扇发动机,战斗机一般是涡喷或小涵道比涡扇发动机。

一般小飞机飞的慢,飞的低,阻力小,所需推力小,活塞发动机的功率就够了。

大飞机虽然飞的低,飞得也不快,但是阻力大得多(地面滑行摩擦力或者飞行中的空气阻力都比小飞机大得多),所需推力大得多,这样一般活塞式发动机提供不了那么大功率,想要提供那么大功率,它就得体积特别大才行,但是重量也会特别大,不适合飞机,用在普通轮船上还行(比如货运轮船用大型柴油机,但是军舰仍用燃气涡轮发动机,因为重量小功率大就游得快)。此时涡轮螺旋桨和大涵道比涡扇就显示出它功重比大的优势了,即体积重量不太大,但是功率却特别大。

但是呢,燃气涡轮发动机不适合做的太小,太小了压气机压比低,燃烧室温度低,转速太高(比大型的燃气涡轮发动机更高),噪声太大,热效率推进效率都太低,相比活塞式发动机就没优势了。

对于大飞机,涡轮螺旋桨的确比涡扇更省油,但是飞得相对慢。

至于涡喷发动机的高度特性,比较复杂。

对于喷气式飞机,它的进气道和涡喷发动机(压气机,燃烧室,尾喷管)构成其推进系统,涡喷发动机既是热机又是推进器。

而对于螺旋桨飞机而言,活塞式发动机和螺旋桨构成其推进系统,但它的活塞式发动机是热机,螺旋桨是推进器,即热机和推进器是分开的。

对于既是热机又是推进器的涡喷发动机,其作为热机是将燃油化学能转变为通过发动机的气流动能增量,作为推进器则是将气流获得的动能增量转变为推进功率。

推进系统的总效率=热机效率×推进器效率

注:
热机效率:通过发动机的气流动能增量与燃料完全燃烧所释放热量之比。
推进效率:发动机做的有效推进功率与通过发动机的气流动能增量之比。
总效率:推进功率与燃油释放热量之比。

在高空(同温层以下),随高度增加大气温度气压越来越低越来越稀薄,但涡喷发动机有压气机源源不断的抽气压缩供给燃烧室,在发动机转速和燃烧室总温不变时,空气温度越低越容易压缩,增压比是增大的,同时加热比也增大,增压比的提高使得热量利用得到改善,作为热机效率增加。

而其推进效率在飞行速度不变时只取决于喷气速度,喷气速度越大推进效率越低,在喷气速度不变时推进效率不变。

这样在涡喷发动机转速不变,燃烧室总温不变,飞行速度不变的情况下随飞行高度增加,其推进系统总效率是增加的,即耗油率比低空飞行时有所降低。

从上面的分析可以看到影响涡喷发动机总效率的因素太多,比如调节规律(转速变化,喷油规律等),飞行速度,战斗机的话开不开加力等等。分析起来比较复杂。

而活塞式发动机受排量影响抽气能力比较弱,高空吸入的空气更少,估计点火也会受影响,燃料会燃烧不充分,它的热效率会降低。

螺旋桨的推进效率也由于空气稀薄也会相对降低,因为螺旋桨的设计点应当是效率最高,飞到更高的地方,飞行状态偏离设计点效率会下降。

需要注意,任何一款飞机发动机都是有个设计点的,即发动机是以设计点(飞行高度,飞行速度,发动机转速)为准进行设计,发动机最适合在设计点工作,如果偏离了设计点发动机的效率是下降的,但是发动机有调节系统,可以在一定范围内通过调节进气道,发动机进口导叶,压气机可调静子,转速和喷油量以及尾喷管大小形状来使发动机尽可能不偏离设计点太多或者把设计点拓宽成设计区。

如果偏离设计点太多,发动机会发生堵塞或者失速(喘振),后者会损坏发动机里的叶片,导致发动机报废。

我想对于活塞式发动机也是类似的,一般汽油发动机跑到青藏高原可能功率效率都会下降。现在为了在排量一定时提高功率,都会加入涡轮增压装置,即空气抽气加压进入缸内,进入缸内空气质量会增加,功率会增加。

效率只影响耗油率,它与飞机是否能够飞的更高无关,但与飞机是否适合飞的更高有关。效率和推力是两种不同的指标。

不论是那种推进系统,它们的推力都是随高度增加而下降的,这个是因为空气密度越来越低,通过涡喷发动机或螺旋桨的空气流量下降太多,推力必然下降。

想飞的更高推力必需足够大,推力应当是能否飞的更高的主要因素,随高度增加涡喷发动机推力衰减的应当比螺旋桨慢,这样高空用涡喷发动机比较好。

对活塞式发动机和螺旋桨的特性还不是很熟悉,先说这些仅供参考。

谢邀^_^
没问题的
不考虑威力,木棒可以取代枪炮
不考虑强度,木棒可以取代钢筋混凝土
不考虑温度,木棒可以取代耐火砖
不考虑长相,木棒劈开还可以取代珠宝
没问题的
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不考虑长相,木棒劈开还可以取代珠宝
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C91... 显示全部 »
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C919的客户,就不难发现,除了德国普仁和美国通用之外,其他全部都是国内的航空公司和租赁公司。而美国通用全称是美国通用电气金融服务有限公司(GECAS),其母公司GE是C919的唯一发动机供应商,其自家机队规模高达1450架,目前GECAS的C919订单为10架确认订单加10加意向订单,对于自家机队规模来说,这种采购其实只是小打小闹,从某种程度上也是对于自家产品的支持。至于德国普仁,稍微百科即可知道,隶属于中国普仁集团,本质上说也是国内的公司。这说明,C919到目前为止并没有得到国外航空公司和租赁公司的认可,国内的订单也很难说不是政治任务。另外,这500多架订单虽然包括了所谓的“确认订单”,但是没有一个订单是交付定金了的。对此,中国方面的解释是C919目前售价未定,所以也无从计算定金。但是在国际商用飞机采购中,没有支付定金的订单是不算确认订单的,日后违约的成本几乎为零。所以C919表面上看订单数量有那么500多架,实际上都是虚的,是否这500多架都能转化为实际交付的产品很难说。即使是国内航空公司,国家一样没有权利逼他们买C919,当年新舟60就是个很好的例子,国内各大航空公司就是不买,最后没办法中航工业自己成立一个幸福航空,自产自销,这算哪门子歪路==

订单已经问题重重,而交付更是令人揪心,开始计划的2014年首飞、2016年交付,到现在2015年中却表示今年依然无法首飞,延迟交付不仅意味着客户的流失,更会使飞机的竞争力大幅下降。即使C919的技术现在是领先的,等到交付的时候市场早就被瓜分完成,你插不进来。即使交付的时候技术依然有优势,看看洛克希德当年的L-1011吧,就是因为晚到,销量就是上不去,结果洛克希德永远地退出了客机市场。

时间是把无情的刀,砍掉了一个又一个被延迟了的项目,对于中国航空人来说,运10的教训依然历历在目。也许强大的国家意志可以保证C919项目不会下马,但是只有市场才能证明一个项目到底是成功还是失败。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
http://image2.qiniudn.com/26682-efefe705183097d69ab5c78891b19302
劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1856be61a5c99cb99bc8b9c01e1fdae8
民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
泻药!碰巧这个问题跟本人的工作有些关系,不得不怒答!请各位路过的专家欢迎批评指正。
PS:看到不少同学对罗罗和劳斯莱斯的关系比较感兴趣,特在后文予以解释,谢谢关注。同时强烈抗议知乎在修改功能中没有自动保存功能!
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航空发动机... 显示全部 »
泻药!碰巧这个问题跟本人的工作有些关系,不得不怒答!请各位路过的专家欢迎批评指正。
PS:看到不少同学对罗罗和劳斯莱斯的关系比较感兴趣,特在后文予以解释,谢谢关注。同时强烈抗议知乎在修改功能中没有自动保存功能!
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航空发动机厂商的历史就不再赘述了,这里主要谈谈全球航空发动机行业的格局和主要厂商的技术发展路线。
先来看一张图
http://image2.qiniudn.com/26682-4da6203f77684821b5a4f268016b78f0
上图是世界商用航空的发动机市场占有率图,需要说明的是这里的占有率是按数量统计的,由于不同等级的发动机价格差异极大,所以上图并不能完全反应市场格局。 https://pic3.zhimg.com/04187bbb00d1ceff64c071990ffb3fb2_b.jpg
上图是世界商用航空的发动机市场占有率图,需要说明的是这里的占有率是按数量统计的,由于不同等级的发动机价格差异极大,所以上图并不能完全反应市场格局。

从规模和市场占有率的角度来讲,航空发动机的整机生产商可以分为两个梯队。
第一梯队:
具有完全自主研发能力,产品线覆盖民用、军用多个领域,产品型号众多,具有很高的市场占有率。引用一个很俗的话:航空工业是世界工业领域的皇冠,而航空发动机是这个皇冠上的明珠。从工程师的角度来说,航空发动机的技术门槛非常高,研制难度非常大;从投资人的角度来说,航空发动机对资金要求更高,新型号研发的风险极大,正所谓的不成功便成仁。
正是基于这样的考虑,航空发动机领域的竞争对手之间总能在死磕的背后悄悄牵手成为合作伙伴,这样看似貌合神离的伙伴依然能拿下巨额订单。

主要公司:
[list][*] 通用电气公司(GE) ,GE的航空发动机谱系极为广泛,覆盖了商用航空、通用航空和大量军用飞机,波音、空客、巴航工业、庞巴迪和我国的C919上都能看到GE的身影,下面主要介绍一下比较重要的型号,详细资料可以参考GE航空官网 Aircraft Engine GE90 波音的”主心骨“——波音777的动力,是当时世界上直径最大的发动机,现在我国三大航逐渐接收的777-300er远程飞机都是由GE90-115B提供的动力,如果你坐国航飞机去北美,可以留意一下这个翅膀下的大家伙。
http://image2.qiniudn.com/26682-4e6566c635dda59b52958da04ff4fff6
https://pic1.zhimg.com/5084743edc209ea37eac90b7492942e0_b.jpg
GE9X 波音777的下一代唯一可选动力系统,在777X上号称比现款降低10%的油耗。
http://image2.qiniudn.com/26682-0ff77b3fd9061138f160ec1b951c2d71
https://pic2.zhimg.com/4747ccbdd46edc0358a8dac402ce3261_b.jpg
GEnx 波音787的动力系统,可以在发动机尾部的看到标志性的锯齿形排气系统,南航和海航的787都是这款发动机,不过去年发动机碰到了高空结冰的问题,也让航空公司和制造商比较头疼。
http://image2.qiniudn.com/26682-686e421ed94a527650f5469208088d86
https://pic4.zhimg.com/7b4b46b06540ccf7dc89e0cb2d228ac3_b.jpg
CF34 广泛用于各个型号的支线飞机和公务机,包括巴航工业的E-190和我国ARJ21,不过由于巴航工业的新一代E2飞机,单选了普惠产品,GE的CF34发动机前景堪忧。
http://image2.qiniudn.com/26682-29a4a5e3f34a665439d37d79b3cc0042
https://pic2.zhimg.com/3414fbdfd3b51740235f90b71c7f2ea5_b.jpg
F404 ,当前美国舰载机的主力F-18系列飞机,都是由F404提供的动力。大名鼎鼎的B2隐身轰炸机也是GE的发动机。
http://image2.qiniudn.com/26682-2940d088c4561ec9abee00c5c77d6c2c
https://pic1.zhimg.com/5c3a0cd33867b5a1585e99f9ef33c580_b.jpg
此外,GE还广泛参与了通用航空领域,包括为前不久刚首飞的国产公务机领世300提供动力。 中国全复合材料涡桨公务机“领世300”首飞成功

[list][*] 普惠公司(P&W) 普惠从活塞式航空发动机起家,与美国航空工业一起成长,军用领域一直保持强大竞争力,民用领域几起几落,随着齿轮传动技术的提出,市场份额和野心也在不断扩张。
PW4000 从1984年投入使用,一直延续到现在,不同衍生型号的发动机推力从52000磅发展到99040磅,使用机型包括空客A300,空客A310,波音747,波音767,波音777,空客A330,也是著名发动机常青树。
PW1000G系列发动机 这就是普惠应用齿轮传动技术的新一代发动机,已经被用在多个新一代飞机平台上,包括已经首飞的庞巴迪C系列飞机,巴航工业E2飞机,日本MRJ支线飞机,俄罗斯新一代单通道飞机MS21和空客A320NEO上。未来普惠还有可能将齿轮传动技术用在宽体机发动机上。
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上图为普惠的核心技术——齿轮传动箱,这么一个安装在发动机内部的齿轮箱要在输出极高动力的情况下,保证绝对的可靠,难度可想而知。 https://pic4.zhimg.com/9fd4b4efa6d611b73a438cd2d22d76eb_b.jpg
上图为普惠的核心技术——齿轮传动箱,这么一个安装在发动机内部的齿轮箱要在输出极高动力的情况下,保证绝对的可靠,难度可想而知。
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上图为已经完成首飞的庞巴迪C系列飞机,也是第一种将投入商业运营的普惠齿轮传动发动机,但是今年年中在地面试验过程中出现严重故障,减缓了C系列投入运营的时间,也让GTF发动机蒙上一层阴影。 https://pic3.zhimg.com/b3baf0f885c762672fe3ea42b7726772_b.jpg
上图为已经完成首飞的庞巴迪C系列飞机,也是第一种将投入商业运营的普惠齿轮传动发动机,但是今年年中在地面试验过程中出现严重故障,减缓了C系列投入运营的时间,也让GTF发动机蒙上一层阴影。
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下半年备受关注的A320NEO即将首飞,首飞机型采用的是普惠的PW1100G发动机,这款总订单超过3000架的飞机也是普惠GTF发动机最主要的战场,可以说它的成败直接决定了普惠齿轮传动技术的未来走向。 https://pic4.zhimg.com/40f1e711b47d75f1cd2aa05204f44e8b_b.jpg
下半年备受关注的A320NEO即将首飞,首飞机型采用的是普惠的PW1100G发动机,这款总订单超过3000架的飞机也是普惠GTF发动机最主要的战场,可以说它的成败直接决定了普惠齿轮传动技术的未来走向。
除了这些大型的商用发动机,普惠还是美国主力战机F-22和F-35的唯一动力供应商,技术实力可见一斑。
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另外,普惠的子公司加拿大普惠公司还是世界上最大的涡桨和涡轴发动机供应商,很多直升机和涡桨飞机都采用加普惠的发动机,包括我们熟悉的国产新舟60飞机。

[list] 罗尔斯·罗伊斯公司(RR) (不是劳斯莱斯) 罗罗公司在商用发动机领域具有很强的竞争力,从2012年正式退出IAE合资公司后将主要精力用在宽体机市场。
遄达700发动机 ,目前空客A330飞机的最主要动力系统,在我国的市场占有率超过90%。
遄达900发动机 ,空客A380的动力系统,南航、新加坡航空、阿联酋航空都选择了遄达900,市场占有率超过50%。
遄达1000发动机 ,波音787的动力系统,在世界范围内拥有较高的市场占有率,但目前国内航空公司还没有确定订单。
遄达XWB发动机 ,空客A350XWB的唯一动力系统,A350XWB也是空客未来的主力机型,目前销量已经达到748架,也意味着遄达XWB的订单已经超过1500台,号称是罗罗史上销售最快的发动机。
遄达7000发动机, 罗罗根据空客要求,将遄达1000发动机改进后装在A330NEO飞机上,就形成了遄达7000发动机,单纯发动机的效率可以提高10%。

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简单介绍一下Rolls-Royce的公司历史,为了不产生混淆,这里的公司名称都用英文:

1906年, Henry Royce and Charles Rolls 在英国曼彻斯特成立了Rolls-Royce Limited,从事豪华汽车的生产业务。1914年,第一次世界大战爆发,在商业利益和政府需求的双重推动下,Rolls-Royce Limited开始生产航空发动机,为英国空军提供了大量航空发动机。至此,Rolls-Royce Limited同时拥有航空发动机和豪华汽车两个业务板块。
直到1971年,Rolls-Royce Limited投入巨资为洛克希德公司L-1011远程宽体客机研制了RB211发动机,但好女嫁错郎,洛克希德L-1011飞机在与波音和麦道的竞争中完败,资金链断裂导致Rolls-Royce Limited宣布破产保护。洛克希德公司也从此退出民用飞机市场,一个型号搞到两个顶级公司,可见航空工业不是一般国家随便玩的。(但RB211发动机此后依然成为了世界上最成功的发动机型号之一,罗罗也因此奠定了此后在商用发动机行业的地位。)

英国政府为了保护本土航空工业,将Rolls-Royce Limited的航空发动机业务国有化,仍称为Rolls-Royce Limited。而原有的豪华汽车业务卖给Vickers公司,改名为Rolls-Royce Motors。 至此,Rolls-Royce Limited和Rolls-Royce Motors已经是两个公司,但Rolls-Royce Limited仍握有RR的商标。
1987年,撒切尔夫人推行私有化政策使得Rolls-Royce Limited再次私有化,并改名为Rolls-Royce PLC,并一直沿用至今。 现在,从事航空、船舶等工业动力业务的Rolls-Royce PLC在中国被称为罗尔斯·罗伊斯公司,简称罗罗。 [/list] http://image2.qiniudn.com/26682-a34c324c346500e27124b683b60c8890
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1998年,Vickers公司选择出售Rolls-Royce Motors,宝马和大众都参与了竞标,但大众还是由于出价更高赢得了竞标。不过由于RR的商标仍然控制在Rolls-Royce PLC手中,而当时Rolls-Royce PLC正在跟宝马联合研制公务机发动机(BR系列),所以Rolls-Royce PLC选择将RR商标的使用权转让给宝马公司。大众公司只获得了车头天使吉祥物和进气格栅的使用权,而无法制造劳斯莱斯牌汽车。最后宝马还是从大众手中获得了天使吉祥物和经典进气格栅的使用权,这才有了现在的劳斯莱斯汽车。 http://image2.qiniudn.com/26682-34c345da34220144537f1f96303ce325
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Rolls-Royce Motors在宝马公司旗下被继续发扬光大,这个品牌的中文名称就是家喻户晓的劳斯莱斯。
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主要合资公司 :
CFM国际公司,由GE公司和法国Snecma公司于上世纪70年代按50:50比例合资成立,针对炙手可热的单通道飞机市场(100~200座级别,代表机型波音737和空客A320)推出了CFM56发动机,双方都拿出自己的核心技术,亲密无间的完成一次堪称典范的合作,也是美法基情的重要象征。从CFM56的名字就能看出,它出自GE的CF6发动机和Snecma的M56发动机。 IAE公司,是由普惠、罗罗、日本航空发动机公司和德国MTU公司在上世纪80年代成立的,普惠和罗罗各占31.5%的股份,是地位平等的大股东,这四家公司联合起来研制了V2500发动机,同样是面向单通道飞机市场,也是为了与CFM56竞争。可以看出,被GE和Snecma”抛下“的小伙伴们又联起手来了。 Engine Alliance(发动机联盟),是由GE和普惠成立的合资公司这家公司只有一款发动机,就是空客A380上的GP7200发动机,而A380的另一款发动机是罗罗的Trent 900。让普惠和GE两个老冤家联手对抗罗罗,也是发动机行业各种合纵连横的集中体现。
第二梯队:
主要包括法国Snecma公司,美国霍尼韦尔公司(Honeywell),德国MTU公司,日本航空发动机公司以及俄罗斯的发动机公司,这些公司都在各自的技术领域有很强的实力,与第一梯队的发动机公司在合作中竞争,在竞争中合作,也是世界航空发动机领域的佼佼者。
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增... 显示全部 »
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增强战斗机的机动性。但是如果已经进入失速,战斗机是否是利用矢量推力来改出失速的呢?还是有其他措施?这点我并不清楚。

至于客机,其重量和体积更大,如果使用矢量推力改出失速,要使飞机产生一个足够大的俯仰力矩,恐怕现在客机的结构强度很难承受这样的作用。

2. 如果矢量推力技术能够改出失速,有没有可行性?

从成本上来考虑,更不可能利用矢量推力改出失速。
[list][*]首先,大型客机很难进入失速, 张峻的答案 中也说了,失速造成的飞行事故是小概率中的小概率。航空公司不需要一项几乎用不上的技术;
其次,民航客机及其发动机对经济性的要求十分苛刻,能省一点是一点。加装矢量喷管牵扯到气动、结构和控制系统的改造,势必带来成本的大幅增加。
这个跟黑匣子的情况类似。现在的技术完全可以做到数据的实时传输,为什么还要用黑匣子来记录,以至于马航失事的时候打捞个黑匣子这么费劲?也是经济性的问题。
可以看这个答案: 飞机的黑匣子是不是过时的产物?飞机的信息可不可以实时传递回地面,而不是事后打捞?

3. 矢量推力技术有没有可能应用在民用客机上?

在未来,真的有可能。.
但是 不用用来改出失速 ,而是用以在起飞的阶段提供高升力,提高推进效率。

碰巧看过一些关于未来大型客机发展方向的内容。
的确有研究准备把矢量推力技术使用在新概念的客机上。
先上图:
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图 1 https://pic3.zhimg.com/e15f8d6ce3282b6c803fafac86fe7e82_b.jpg
图 1
[list][*] 翼身融合体飞机
上图左上角这种看起来很酷炫的飞行器,是一种叫翼身融合(BWB, Body-Wing-Blended)飞行器的示意图,是客机的一种新型布局(说新型,其实也已经是90年代初NASA提出的概念了)。巨型BWB布局飞机翼展能够达到80m,载客量达到800人,当然了,是设想中的。

我们可以看到,这种飞机的机身与机翼是高度一体化的,这种布局的气动性能好,空间利用率高,在经济性、舒适性等方面都具有潜在的优势。
[list][*] 分布式动力
对于这种超大型的运输机,自然需要更强劲的动力。
A380载客量550人,需要4台直径3米,推力311千牛的涡扇发动机驱动。
那对付这台巨无霸,人们还要继续挑战人类极限,造出更大的发动机吗?
但是更大的发动机一方面对核心机的性能提出了严峻考验,一方面不利于与机身的一体化,造成推进效率的下降。

于是研究人员转变了思路,提出了一种称作 “分布式动力” 的发动机布局方式,也就是利用多台小型或微型航空发动机代替常规大尺寸发动机。
这种布局方式在安全性、经济性、环保性等方面都有优势。

看到左上角那个飞行器机身放上的两条红线没有?
那个就是表示在机身上方放置两排小型发动机。
发动机是和机身高度一体化的,可以类比B2轰炸机的样子,只不过B2是一边一台(是一边两台,感谢 @胡小宅 指正),而这种分布式布局是一边一排:
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图 2 https://pic1.zhimg.com/00758dce29feadb346c9dbdd1fa53198_b.jpg
图 2
[list][*] 矢量推力技术的应用
由于发动机尺寸小,又排成一排,尾喷管可以做成扁扁长长的(图中文字所说的High Aspect Ratio Wing Trailing Edge Nozzle),一排发动机一起排气。
这种结构很适宜用矢量推力技术,喷管不需要向四面八方转动,能上下摆动就行。需要提高升力的时候就向下摆,巡航状态就放平。就是图1右上角表示的High Lift和Cruise Configuration。

这就是矢量推力技术应用在民航客机中的一种可能的形式。

参考资料
[1] 【流言】大型客机失速一定会坠机
[2] 求问波音767客机的最大失速速度_eve吧
[3] 俄客机坠毁黑匣子解密,系人为失当致失速,改出时触地
[4] 客机失速,好比汽车在“漂移”
[5] Kim, Hyun Dae, and John D. Saunders. Embedded wing propulsion conceptual study. No. NASA-TM-2003-212696. 2003
[6] 李晓勇, 张淼, 鲁素芬, 等. 翼身融合飞机的空气动力学研究进展[J]. 飞机设计, 2007, 27(2): 1-9.
我又百度了一下,目前飞过最高的载人飞机是美国的X15,它飞到51公里高,速度超过6倍当地音速,但它使用火箭发动机 。

最高也是最快的侦察机是美国的黑鸟,30公里高,三倍当地音速,使用冲压-涡喷组合发动机。

之前的回答是发动机的理想飞行,即在高空台模拟发动机... 显示全部 »
我又百度了一下,目前飞过最高的载人飞机是美国的X15,它飞到51公里高,速度超过6倍当地音速,但它使用火箭发动机 。

最高也是最快的侦察机是美国的黑鸟,30公里高,三倍当地音速,使用冲压-涡喷组合发动机。

之前的回答是发动机的理想飞行,即在高空台模拟发动机在高空的飞行,就是不管飞机是否飞得了那么高,高空台可以让它模拟任何高度。

但是当我们站在飞机的角度,那就要考虑这架飞机怎样才能从地面跑到十几公里的高空。

飞机的受力为重力,阻力,升力,推力。要从地面飞到高空,就得升力大于重力,而升力来源于飞行速度,一般飞行速度越快升力越大,要获得飞行速度就得推力大于阻力,且飞行速度越大阻力也越大,那么需要的推力也越大。

即对一个飞机,它要飞得更高,就得飞的更快,这样阻力更大,需要的发动机的推力也要更大。

飞得更快才能飞得更高。

但是螺旋桨不能飞的更快,太快了桨叶附近会产生激波,激波会导致桨叶表面气流分离,即螺旋桨会产生不稳定流动,发生失速,其产生的推力不能进一步增加,甚至可能下降。

但是涡喷发动机就适合飞的超音速,因为它有进气道把超音速气流近乎等熵地(无总压损失)减速增压为亚音速气流供给发动机。

所以一般飞机是有高度极限的,再高也飞不了那么高,必需更快,推进系统推力必需更大,但是推进系统的推力是有限的。

当然在一定的高度范围(相对比较低的高度,比如11km以内)内,螺旋桨飞机和喷气式飞机都能飞得到,在这种情况下就可以比较他们的效率。

对于小飞机,一般是活塞式发动机加+螺旋桨,大飞机一般是涡轮螺旋桨或者涡扇发动机,战斗机一般是涡喷或小涵道比涡扇发动机。

一般小飞机飞的慢,飞的低,阻力小,所需推力小,活塞发动机的功率就够了。

大飞机虽然飞的低,飞得也不快,但是阻力大得多(地面滑行摩擦力或者飞行中的空气阻力都比小飞机大得多),所需推力大得多,这样一般活塞式发动机提供不了那么大功率,想要提供那么大功率,它就得体积特别大才行,但是重量也会特别大,不适合飞机,用在普通轮船上还行(比如货运轮船用大型柴油机,但是军舰仍用燃气涡轮发动机,因为重量小功率大就游得快)。此时涡轮螺旋桨和大涵道比涡扇就显示出它功重比大的优势了,即体积重量不太大,但是功率却特别大。

但是呢,燃气涡轮发动机不适合做的太小,太小了压气机压比低,燃烧室温度低,转速太高(比大型的燃气涡轮发动机更高),噪声太大,热效率推进效率都太低,相比活塞式发动机就没优势了。

对于大飞机,涡轮螺旋桨的确比涡扇更省油,但是飞得相对慢。

至于涡喷发动机的高度特性,比较复杂。

对于喷气式飞机,它的进气道和涡喷发动机(压气机,燃烧室,尾喷管)构成其推进系统,涡喷发动机既是热机又是推进器。

而对于螺旋桨飞机而言,活塞式发动机和螺旋桨构成其推进系统,但它的活塞式发动机是热机,螺旋桨是推进器,即热机和推进器是分开的。

对于既是热机又是推进器的涡喷发动机,其作为热机是将燃油化学能转变为通过发动机的气流动能增量,作为推进器则是将气流获得的动能增量转变为推进功率。

推进系统的总效率=热机效率×推进器效率

注:
热机效率:通过发动机的气流动能增量与燃料完全燃烧所释放热量之比。
推进效率:发动机做的有效推进功率与通过发动机的气流动能增量之比。
总效率:推进功率与燃油释放热量之比。

在高空(同温层以下),随高度增加大气温度气压越来越低越来越稀薄,但涡喷发动机有压气机源源不断的抽气压缩供给燃烧室,在发动机转速和燃烧室总温不变时,空气温度越低越容易压缩,增压比是增大的,同时加热比也增大,增压比的提高使得热量利用得到改善,作为热机效率增加。

而其推进效率在飞行速度不变时只取决于喷气速度,喷气速度越大推进效率越低,在喷气速度不变时推进效率不变。

这样在涡喷发动机转速不变,燃烧室总温不变,飞行速度不变的情况下随飞行高度增加,其推进系统总效率是增加的,即耗油率比低空飞行时有所降低。

从上面的分析可以看到影响涡喷发动机总效率的因素太多,比如调节规律(转速变化,喷油规律等),飞行速度,战斗机的话开不开加力等等。分析起来比较复杂。

而活塞式发动机受排量影响抽气能力比较弱,高空吸入的空气更少,估计点火也会受影响,燃料会燃烧不充分,它的热效率会降低。

螺旋桨的推进效率也由于空气稀薄也会相对降低,因为螺旋桨的设计点应当是效率最高,飞到更高的地方,飞行状态偏离设计点效率会下降。

需要注意,任何一款飞机发动机都是有个设计点的,即发动机是以设计点(飞行高度,飞行速度,发动机转速)为准进行设计,发动机最适合在设计点工作,如果偏离了设计点发动机的效率是下降的,但是发动机有调节系统,可以在一定范围内通过调节进气道,发动机进口导叶,压气机可调静子,转速和喷油量以及尾喷管大小形状来使发动机尽可能不偏离设计点太多或者把设计点拓宽成设计区。

如果偏离设计点太多,发动机会发生堵塞或者失速(喘振),后者会损坏发动机里的叶片,导致发动机报废。

我想对于活塞式发动机也是类似的,一般汽油发动机跑到青藏高原可能功率效率都会下降。现在为了在排量一定时提高功率,都会加入涡轮增压装置,即空气抽气加压进入缸内,进入缸内空气质量会增加,功率会增加。

效率只影响耗油率,它与飞机是否能够飞的更高无关,但与飞机是否适合飞的更高有关。效率和推力是两种不同的指标。

不论是那种推进系统,它们的推力都是随高度增加而下降的,这个是因为空气密度越来越低,通过涡喷发动机或螺旋桨的空气流量下降太多,推力必然下降。

想飞的更高推力必需足够大,推力应当是能否飞的更高的主要因素,随高度增加涡喷发动机推力衰减的应当比螺旋桨慢,这样高空用涡喷发动机比较好。

对活塞式发动机和螺旋桨的特性还不是很熟悉,先说这些仅供参考。

谢邀^_^

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

飞行器发动机制造商,通用电气、劳斯莱斯、普惠公司的实力各如何?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

在不考虑电池续航能力的情况下,飞机可以完全使用电动机取代现有的发动机吗?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

飞行器发动机制造商,通用电气、劳斯莱斯、普惠公司的实力各如何?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

在不考虑电池续航能力的情况下,飞机可以完全使用电动机取代现有的发动机吗?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

飞行器发动机制造商,通用电气、劳斯莱斯、普惠公司的实力各如何?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

在不考虑电池续航能力的情况下,飞机可以完全使用电动机取代现有的发动机吗?