问题在于航空发动机的运行环境是一个存在高温、高压的恶劣工况里 , 这就意味着发动机必须面对两个困难——材料的承受极限以及燃油供给 。
就来说一说最核心的材料问题吧 , 当航空发动机转速达到100%物理转速时 , 涡轮叶片除了需要承受1700℃高温以外 , 还要承受气流产生的巨大压力 。
以美制F119战斗机航空发动机为例 , 当飞机进行M1超音速巡航飞行时 , 每一片尺寸跟手机差不多大小的叶片相当于始终在承受23吨的重量影响 。
这就意味着制作叶片的材料必须具备同时承受高温和高压的性能 , 而这就是制约航空发动机进一步提高转速的因素 。
▼下图为加工中的军用小涵道比航空发动机的涡轮盘叶片特写 , 叶片材料技术制约了航空发动机的转速提高 , 地球上的金属元素要么耐高温而强度低 , 要么强度高却不耐高温 , 人类需要将它们制成既耐高温又有强度的合金才能用来制作叶片 , 这表示叶片的强度与耐高温性能时有极限的 , 而电机在这方面的极限要求低得多 , 因此它更容易实现高转速和超高转速 。
因此当我们关心国产“太行10”发动机究竟行不行时 , 实质上是在关心科研人员究竟能不能研制出能承受约17吨重量和1800℃高温的叶片 。
这也是我国以“举国之力”投入到航空发动机的研发中也很难见成效的原因 , 同时也是世界上只有5个国家能独立研发航空发动机的原因 。
而电机就不一样了 , 尽管它也受高温的影响 , 但是这样的“高温”却只有300℃左右 , 安上一个散热风扇就解决了 , 至于高压因素则是基本不存在的 。
可见电机的运行环境工况比航空发动机好太多太多了 , 因此只要有需求 , 哪怕研制一个转速达到30万/分的高速电机也没有太大难度 , 甚至一个院校或者公司的专业团队就能进行这样的研发 , 这就是我们说电机转速永远比航空发动机转速高的依据 。
▼下图为性能接近美制F119的国产涡扇-15航空发动机 , 这里所说的“接近”只是乐观估计 , 由于叶片材料技术的制约 , 我们的航空发动机很难达到美制水平 , 如果能解决这个问题 , 那我们距离能生产出“让板砖飞起来”的航空发动机的日子也就不远了 , 然而现实是摘取这颗工业皇冠上的明珠是一个十分艰难的过程 。

文章插图
把电动机和航空发动机(热机)直接相比 , 本身就是很幼稚的想法 。
仅仅比较转速 , 而不提转矩(扭矩) , 更是显得十分可笑了 。
最后 , 给大家一个(我本人估算的)数据:最先进的航空发动机 , 在发挥其高效能(比如F22在两台F119推动下做超音速巡航)时 , 其等效功率密度高达50KW/Kg左右(普通车用汽油发动机大约在1KW/Kg量级)!懂行的 , 自然明白其含金量 。
不知道你是指什么类型 , 航空发动机种类太多 , 论速度肯定涡轮喷气发动机 , 直径越小可以做到速度越快 , 航模涡喷很多都是10万转/分钟以上 , 有些可以到18万转/分钟.
要考虑重量 。航空发动机要用耐高温的合金材料 , 重量肯定轻不了 。这种情况下 , 如果电机带动相同质量的叶片 , 转速是超不过航发的 。至少现在不行
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