有人说这两个力矩是大小相等、方向相反的力矩,这个说法是错误的,实际上这两个力矩大小并不一定相等,当涡轮受到的力矩大于压气机的时候,转子就加速转动,而压气机受到的力矩大于涡轮的时候转子就减速转动——只是这个力矩不会传递到飞机上,而是在转子内部就被处理了。

像歼10单台发动机,发动机高速旋转,是怎么克服旋转力矩的呢?

像歼10单台发动机,发动机高速旋转,是怎么克服旋转力矩的呢

这个问题实际上不难,航空专业的同学表示可以回答一下这个问题。我知道题主是联想到了直升机的扭转力矩的问题【如下图所示】,简单说,对于那些只有一个旋翼的直升飞机,由于旋翼在旋转的时候受到来自空气的巨大扭矩,所以需要通过一定的方式来抵消这个反作用力矩——方法可以是像下图这样增加一个尾桨,也可以是装上两个对转的旋翼。

那么歼十飞机为什么不用考虑这样的扭矩呢?很简单,因为这些扭矩在发动机内自动平衡了,不会传到飞机上。歼十飞机使用的发动机叫做涡扇发动机。当我们把涡扇发动机拆开的时候,就会看到里面的旋转的那个物体,叫做转子【如下图所示】。而转子跟发动机的连接是通过轴承实现的。轴承这个东西大家都知道,就是希望中间在转动的那个东西受到尽量小的滚动摩擦力——反过来说,转子在转动的时候对发动机的反作用可以被认为忽略不计。

所以说,这就好比你用沾满了润滑油的手握住了一根杆子,这根杆子不管怎么转动、是转的快、转的慢,还是在加速转动,又或者是减速转动,你的手是感受不到杆子产生的力矩的——这也是为什么涡扇发动机转子产生的力矩不会传递到飞机上的原因【下图就是涡扇发动机中的轴承,可以看到,整个转子就是架在轴承上的】。而转子又分成两个部分,分别是发动机前面的“压气机(compressor)”还有后面的“涡轮(Turbine)”【如下图所示,是涡喷发动机,虽然跟涡扇发动机略有区别,但是基本原理差不多】,简单来说,压气机就是给空气做功,而涡轮就是空气给涡轮做功,在工作过程中,压气机和涡轮受到的力矩方向相反。

同时,我们也可以看到,压气机和涡轮之间有一个被称为“转子轴(shaft)”的东西,这个东西把压气机和涡轮连在一起,所以两个力矩会通过这根轴而产生一定的相互作用。有人说这两个力矩是大小相等、方向相反的力矩,这个说法是错误的,实际上这两个力矩大小并不一定相等,当涡轮受到的力矩大于压气机的时候,转子就加速转动,而压气机受到的力矩大于涡轮的时候转子就减速转动——只是这个力矩不会传递到飞机上,而是在转子内部就被处理了。

可是直升机用的涡轴发动机一样有压气机、涡轮、转子轴,转子一样是被轴承支承着,为什么直升机就会受到发动机产生的力矩呢?我们只要看一下下面的这个涡桨发动机的图就可以知道其中的原理了【涡轴的图不太好找,我就用涡桨的图替代,实际上原理差不多】。我们可以看到,相比涡扇发动机,这里多了一个螺旋桨(prop),一个齿轮箱(Gearbox),而齿轮箱是连接在飞机上的。

齿轮箱的作用就是:你从右端输入一个扭矩,然后通过齿轮箱中的齿轮转换,输出一个扭矩到螺旋桨或者直升机旋翼上。而且一般来说,输入扭矩要远远小于输出扭矩。而这转换的过程,就产生了扭矩的差异——这样的差异就是直升机或者涡桨飞机受到的扭矩的来源,并且会进一步通过齿轮箱传递到飞机上。所以你明白为什么涡扇发动机不要考虑转子的扭矩,而涡桨/涡轴发动机需要考虑了吗?。


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