大涵道比涡扇发动机是一种具有独特特性的发动机,其涵道比通常超过4,以低耗油率和噪音优势而知名。这类发动机在大型民用飞机(如波音747和空客A380)以及军用运输机(如C-5A和C-17)中广泛应用,它们的出现促进了航空工业的发展,特别是对于大型宽体客机和战略运输机的推进。
历史上,1969年美国通用电气公司推出TF39-GE-1A,涵道比高达8,为C-5A提供近20000daN的起飞推力,标志着大涵道比涡扇发动机时代的开始。紧接着,1970年普惠公司的JT9D-3涡扇发动机,涵道比5.2,被用于波音747-100,标志着民用领域对该技术的广泛接纳。涡扇发动机因其出色的燃油效率,如20世纪60年代以来,每座-公里的耗油量下降近70%,其中发动机技术的进步占据了大部分贡献,包括高燃气温度、增压比提升、风扇和短舱性能改进,以及噪声和污染的降低,使其成为民用运输机的主要动力来源。
在性能方面,大涵道比涡扇发动机在巡航耗油率、推力、安全性、可靠性和环保性等方面均有显著提升。例如,发动机最大推力可达50000 daN,故障率显著降低,航班准点率接近100%,并且发动机在飞机上的平均工作时间可超过10000小时。噪声和污染物排放分别减少75%和80%,显示了其技术的先进性和环保特性。
大涵道比涡扇发动机的技术特性不仅限于民用和军用的共通基础,还涉及到各自的专有技术。政府部门和工业部门在发动机研发上的投资各有侧重,但总体上,大涵道比涡扇发动机技术的进步是多方面协同的结果。
涵道比(bypass ratio)即涡轮发动机外涵道与内涵道空气流量的比值。内涵道的空气将流入燃烧室与燃料混合,燃烧做功,外涵道的空气不进入燃烧室,而是与内涵道流出的燃气相混合后排出。外涵道的空气只通过风扇,流速较慢,且是低温,内涵道排出的是高温燃气,两种气体混合后降低了流速与温度,能够降低噪声,增加推力。