涡轮喷气发动机啊,玩意儿挺复杂,就像是个一辈子没就寝的巨型生物过滤器。

你想想看,它不像飞机的螺旋桨那样单纯地靠风转起来,而是让人类第一次不用看天气预报就能飞,哪怕是在高空要么引擎冷却的时候都能起飞。

这玩意儿的工作原理实际上就三条好办粗暴的大腿:一边把空气吸进去变热,一边喷出去,最终通过高速旋转的叶片把空气压成燃料燃烧的火球。

实际上说白了,就是个庞大的、能自给自足的火力发电机。 起初得搞清它是咋把空气“抓”进去的。你平时开轿车,引擎是往油箱里喷汽油,那涡轮喷气机就不是这样。它有个叫“压气机”的部件,是个像马蜂窝一样的玩意儿,靠后面的高压空气把前面的空气往里推。

这空气一推,速度就变快,温度也瞬间升高,像往沸水里扔冰棍一样,瞬间气化,变成一种名叫“射流”的超级气体。

这就好比你在一个庞大的真空罩里扔一颗炮弹,速度快、压力大,我们只能看着它飞走,根本不可能抓住它。压气机做得越复杂,速度越快,能抓到的空气就越多。 接下来就是点火那段最关键的戏。

这气体被压缩到一定程度,又带着高压和高温,直接冲进了燃烧室。

这时候发动机就全靠“点火”这一招了。你们可能认定只有人火,实际上这里有三种火。

第一种是物理火,就是刚刚压缩形成的高温,让空气变成燃料。

第二种是化学火,就是让空气和燃料混合,点燃后形成剧烈反应。

第三种是机械火,就是让燃料自己先燃烧,再加热周围的空气,形成一个气团,最终再点火。

这三种火混在一起,就像一场越战越勇的混战,直到把燃料烧得干干净利落净。一旦点火成功,喷出来的气体速度能达到每秒两千多米,压力达到每秒一千公斤,这数据对于凝固金属来说简直是个灾难,但对于飞机来说却是致命的动力。 点火之后,气体冲向外部,这就引出了后面那个让人眼花的“喷口”。出口处有个庞大的喷嘴,把高压气体喷得飞出去,速度更快了,压力更低了。

这气体像喷泉一样射向高空,速度达到每秒三千多米,压力只有几百公斤。

这股气体就是发动机的大腿,它把推力送出去了。 有了推力,发动机就得把自己喂饱。它会从外界吸进去空气,经过压气机变成高温高压,再喷出来变成高温高压,最终再喷回来,经过喷嘴加速,变成高温高压,再被压气机吸入。

这就形成了一个完美的循环,像一个庞大的气泵,不停地吸、排、吸、排。并且它有个绝招,不用人加油,靠把燃料烧掉形成的热量来维持温度,这温度能够高达三千度,比核反应堆还要热。 说到效率,那简直是个性能怪兽。

一般/平平的冲压发动机要飞得高、速度快,效率才勉强能及格,得依赖大气层的厚度。但涡轮喷气发动机不一样,它发明白“先吸再喷”的战术。先把空气吸进去变成高温,再喷出去变成高温,中间没哪怕一秒工夫给大气层让路。

只要速度够快,哪怕在极点也能飞。就像个超级加速器,把动能往死里给攒。 举个例子吧,宾夕法尼亚航空公司的 MR-25 发动机,号称是世界上最强性能的热发动机。它的压气机转速能达到每秒六万转,压缩比达到了 1:27 就连更高。喷气速度能达到每秒 2,600 米,推力更是达到了每秒 29 吨。

这就意味着,每秒钟每千克能燃烧 15 公斤的燃料,转化为推力。

这数据听起来挺吓人,实际上它就是为了让飞机飞得更高、更快。 还有一个例子。美国的 F-35 战机,它的涡轮喷气发动机推力达到了每秒 20 吨。

这意味着在 30,000 英尺的高度,它每分钟能消耗 18 公斤的燃料,形成 55,000 磅的推力。

这推力足以让它在空中挥舞翅膀,就连操控飞机的动态。 最终说说噪音。大量人当作发动机声音大就是不好听,实际上不然。传统发动机的噪音主要来自于气流冲击,出于温度低,故此噪音大。但涡轮喷气发动机温度高,气流冲击大,故此噪音本身就大。

不过现代发动机有个绝活,能在喷气过程中把噪音“嚼碎”。它用高温让气流变得不稳定,像水流过石头那样,把噪音分散开。再加上结构上的设计,让噪音被吸收、被反射、被隔绝。结局就是,它喷气的时候声音能管住在 117 分贝以下。

这声音大到能让人耳膜受损,但要是你把它放在 100 英尺高的大楼顶端,要么飞在 20,000 英尺上面,听起来就只是风穿过风车的声音,就连有点像远处飞机的嗡嗡声。

这技术含量,简直是把噪音工程玩到极致了。