| 文/ 航小北的日常科普 有不少朋友坐飛機的時候應(yīng)該注意到飛機發(fā)動機的尾巴上有些時候會有鋸齒狀的邊緣，或者從發(fā)動機的尾噴口看進去，里面有花瓣狀的結(jié)構(gòu)。這些東西到底是什么？跟飛機先進與否有關(guān)系嗎？
↑飛機尾部的鋸齒狀結(jié)構(gòu)↑
↑飛機尾噴管內(nèi)的花瓣狀結(jié)構(gòu)↑ 出口氣流混合器和火焰穩(wěn)定器是兩個東西 估計有朋友會說，這題我會。尾噴口里面的那個東西是發(fā)動機的火焰穩(wěn)定器，跟飛機的加力飛行有關(guān)。 確實，我們經(jīng)常會在一些軍事報道中看到飛機發(fā)動機尾噴口內(nèi)部會有一圈圈鐵板狀的結(jié)構(gòu)，而一些有經(jīng)驗的軍迷朋友甚至于能夠根據(jù)這些結(jié)構(gòu)的布置形式，再配合尾噴口的形狀來判斷這到底是什么發(fā)動機。
↑加力燃燒室中的火焰穩(wěn)定器↑ 那么，這些鐵板狀的結(jié)構(gòu)就是發(fā)動機加力燃燒室中的火焰穩(wěn)定器，是用來在加力燃燒室中穩(wěn)定火焰燃燒用的。簡單說，軍用發(fā)動機往往需要在發(fā)動機正常工作的基礎(chǔ)上進一步提高推力，所以需要在發(fā)動機尾噴口位置噴入燃料，二次點燃，而這個位置就是所謂的加力燃燒室。
↑航空發(fā)動機中的加力燃燒室↑
↑飛機開啟加力推力可以進一步增大發(fā)動機推力↑ 但是發(fā)動機尾噴口位置的氣流速度很高，就好像在大風里面很難點燃火柴一樣，這個時候我們往往要伸出手擋住風，利用手背后的寧靜之地來點燃火柴，發(fā)動機也一樣，需要在加力燃燒室安裝所謂的“火焰穩(wěn)定器”，其實就是一塊擋板，可以擋住洶涌的來流，而點火裝置和噴油嘴就藏在這塊擋板的后面，保證火焰的穩(wěn)定燃燒。
↑火焰穩(wěn)定器的基本結(jié)構(gòu)↑ 但是今天我們經(jīng)常從民用飛機上看到的花瓣狀結(jié)構(gòu)，還真的不是火焰穩(wěn)定器，畢竟我們常見的那些民用發(fā)動機哪兒有加力燃燒室呀？這種花瓣狀結(jié)構(gòu)，是另外一種裝置，叫做出口氣流混合器。 好好的氣流，混合它干嘛？ 那么好好的 為什么要專門設(shè)計個氣流混合器呢？ 對于民用大涵道比渦扇發(fā)動機而言，我們可以根據(jù)氣流相對發(fā)動機的速度把氣流分成三層：最外面的那層氣流實際上就是空氣相對發(fā)動機的流動，速度最低；往里面的那層是經(jīng)過發(fā)動機風扇加速的氣流，相當于在外流的基礎(chǔ)上增加了一些速度，這部分氣流被稱為外涵道氣流，速度高了不少；再往里面的那一層氣流，是經(jīng)過風扇、壓氣機、燃燒室和渦輪多道程序，所以氣流速度相對最高，被稱為內(nèi)涵道氣流。
↑發(fā)動機內(nèi)外氣流是如何分層的↑ 這就不得不說到一件事情：噪聲。我們聽到飛機巨大的噪聲，其實很大一部分就是來自于發(fā)動機中的燃燒和氣流流動，而之所以氣流流動會造成噪聲，主要原因之一，就是不同速度的氣流如果“硬碰硬”地撞到一起，那么就會產(chǎn)生巨大的噪音。 舉個大家容易理解的例子，手槍在發(fā)射的時候產(chǎn)生很大的聲響，其實也跟槍管內(nèi)的氣流速度過高、與外部靜止空氣產(chǎn)生“碰撞”有關(guān)，所以手槍消音器的作用其實就是讓快速噴出的燃氣與靜止空氣預先混合，這樣就可以有效消音了。
↑手槍消音器的工作原理↑
↑花瓣狀氣流混合器的工作原理↑ 所以，為了避免發(fā)動機產(chǎn)生巨大的噪音，發(fā)動機上往往會在不同速度氣流的分界面位置設(shè)計這種花瓣狀的氣流混合器，增大氣流的接觸面積，讓氣流分批次地逐漸混合。
↑渦噴發(fā)動機上的氣流混合器↑
↑真正喪心病狂的花瓣狀結(jié)構(gòu)↑
除了花瓣狀的氣流混合器外，鋸齒狀尾部邊緣結(jié)構(gòu)也可以讓氣流充分混合，從而降低噪音，但是氣流混合效率肯定是低于大開大合的花瓣狀混合器，但是為什么現(xiàn)在反而看到鋸齒狀的氣流混合器越來越多，花瓣狀的反而越來越少呢？
↑外涵道氣流-內(nèi)涵道氣流和外涵道氣流-外流之間都有鋸齒結(jié)構(gòu)↑
↑各種各樣的氣流混合器↑
↑再小也是混合器↑ 首先，這個花瓣狀的氣流混合器肯定不是只有好處沒有壞處的，在降低噪音的同時，這種花瓣狀混合器可能會降低氣流流動的效率，造成推力的減小，另外，這么復雜的零件生產(chǎn)加工起來也是很復雜的，所以理論上是能不用盡量少用。 其次，隨著航空發(fā)動機的發(fā)展，尤其是民用航空發(fā)動機的發(fā)展，發(fā)動機尾噴口的噴氣速度是越來越低的（渦輪效率的提高、涵道比的增大等等），所以發(fā)動機不同區(qū)域氣流的速度差不像原來那么明顯，所以自然就換成了結(jié)構(gòu)更加簡單、效率更加高的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，或者干脆就不裝了。 |
