第14章 航天事業的變革(6)(1 / 3)

各種燃氣渦輪的燃料燃燒速率都是根據周圍空氣的溫度和密度而變化的。燃氣渦輪在10670米以上高度的同溫層稀薄冷空氣中使用時,耗油率最低。在短程飛行中,飛機顯然不可能飛得這樣高,但在各種燃氣渦輪發動機的影響下,飛機的巡航高度越來越高。所以在1947年後的一段時間內,新一代的渦輪螺旋槳發動機飛機為乘客提供了一種不僅速度較快、飛行較平穩,而且飛得較高並極少受惡劣氣候和雲層影響的交通工具。

總的來說,渦輪螺旋槳飛機的起飛性能極好,爬升性能也比大多數具有相似設計的活塞發動機飛機好,而且其水平飛行速度比活塞飛機一般要快40~130千米/時。但是,渦輪螺旋槳飛機也有它自己的缺點:其螺旋槳易發生機械故障和氣動力故障,特別是它在飛行速度方麵仍脫離不開燃氣渦輪飛機的一般速度極限800千米/時。盡管此後的大型後掠翼式轟炸機和運輸機的飛行速度大大超過了這個極限,且美國甚至還在奮力製造超音速螺旋槳飛機。

從20世紀30年代初開始,惠特爾便意識到:可能會出現一種介於這兩種形式之間的發動機,他稱這為涵道風扇發動機。為開發這一新設計思想而成立的“動力噴氣公司”取得了多種風扇發動機的專利權,但官方對之卻很淡漠。人們一般認為:涵道風扇發動機既笨重又複雜,而且具有渦輪噴氣發動機和渦輪螺槳發動機的大部分缺點而不具有它們的主要優點。因此沒有人願花費很多時間去研究設計,甚至不對這種發動機的最佳方案進行組裝。

設計、組裝這種發動機有多種方案。一種是以一台渦輪螺槳發動機為基礎,而用其剩餘軸功率帶動發動機前部安裝的一個大直徑的風扇。該風扇頗像一副多葉片的螺旋槳。風扇可直接由渦輪驅動,也可通過減速裝置低速旋轉;它可安裝在較短的風扇涵道內,也可安裝在圍繞整個“核心發動機”的較長外涵道的進口處;風扇從後方排的冷氣與核心發動機排出的熱氣都進入同一噴管,在這裏混合後噴出。另一種方案是,用一台渦輪噴氣發動機噴出的熱氣流帶動另一台裝在其後部的渦輪。此渦輪的葉片周圍安裝有風扇葉片,它們比渦輪葉片大得多,靠通過發動機本體的氣流帶動工作。這種方案被稱作後風扇式,它的優點是:主發動機可使用現成的渦輪噴氣發動機而不需作任何改動。

美國和英國等在1941至1950年間曾製造出多種渦輪風扇發動機,在此類發動機中,曾帶動飛機飛上天空的第一台發動機是法國透博卡公司生產的一種小型發動機。該發動機取名為“阿斯班”,是該公司多產的小型燃氣渦輪發動機家族中最早用於飛行的發動機,它是“畢梅內”渦輪噴氣發動機的主要改型之一。“阿斯班”的額定推力為200千克,1952年1月裝於雙機身的“富加雙體”飛機上,後來其改型的推力增加到360千克,仍裝在“富加雙體”飛機上使用。

此時,也就是在1952年中期,羅爾斯-羅伊斯公司研製的“康韋”發動機——他們稱之為外涵道渦輪噴氣發動機——首台原型機進行試車。實際上這種發動機是一種雙轉子式渦輪噴氣發動機,也可叫做分開式壓氣發動機。為將過量空氣從外涵道輸出,該種發動機內的前(低壓)轉子葉片加長,排氣方法與前麵介紹過的相同。“康韋”發動機首次運轉時推力約為4080千克,後來發展到5900千克,並在此時被選作維克斯V1000軍用運輸機的動力裝置。盡管這項方案在1956年被取消,但“康韋”的發展並未就此終止;它的7940千克推力型發動機曾裝於早期的波音707和DC-8飛機上,它的9345千克推力型發動機曾裝於漢德利·佩奇“勝利者”B—2轟炸機上,其額定推力為10205千克型發動機曾裝於英國飛機公司VC10和超VC10飛機。