【簡介：】根據(jù)響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發(fā)明了跟蹤追擊的響尾蛇導(dǎo)彈。 人類還利用蛙跳的原理設(shè)計(jì)了蛤蟆夯。 人類模仿警犬的高靈敏嗅覺制成了用于偵緝的

根據(jù)響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發(fā)明了跟蹤追擊的響尾蛇導(dǎo)彈。 人類還利用蛙跳的原理設(shè)計(jì)了蛤蟆夯。 人類模仿警犬的高靈敏嗅覺制成了用于偵緝的“電子警犬”。 科學(xué)家根據(jù)野豬的鼻子測(cè)毒的奇特本領(lǐng)制成了世界上第一批防毒面具。 生物學(xué)家通過對(duì)蛛絲的研究制造出高級(jí)絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時(shí)吊橋用的高強(qiáng)度纜索。 船和潛艇來自人們對(duì)魚類和海豚的模仿。 響尾蛇導(dǎo)彈等就是科學(xué)家模仿蛇的“熱眼”功能和其舌上排列著一種似照相機(jī)裝置的天然紅外線感知能力的原理，研制開發(fā)出來的現(xiàn)代化武器。 火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。 科研人員通過研究變色龍的變色本領(lǐng)，為部隊(duì)研制出了不少軍事偽裝裝備。 科學(xué)家研究青蛙的眼睛，發(fā)明了電子蛙眼。 白蟻不僅使用膠粘劑建筑它們的土堆，還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。于是人們按照同樣的原理制造了工作的武器—一塊干膠炮彈。 美國空軍通過毒蛇的“熱眼”功能，研究開發(fā)出了微型熱傳感器。 我國紡織科技人員利用仿生學(xué)原理，借鑒陸地動(dòng)物的皮毛結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出一種KEG保溫面料，并具有防風(fēng)和導(dǎo)濕的功能.

飛機(jī)葉片工作原理

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外函推力完全來自于風(fēng)扇所產(chǎn)生的推力，風(fēng)扇的的好壞直接的影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，這一點(diǎn)在高函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上由是。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇發(fā)展也經(jīng)歷了幾個(gè)過程。在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之初，由于受內(nèi)函核心機(jī)功率和風(fēng)扇材料的機(jī)械強(qiáng)度的限制，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的函道比不可能作的很大，比如在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的三鼻祖中，其函道比最大的CJ805-23也不過只有1.5而以，而且CJ805-23所采用的風(fēng)扇還是后獨(dú)一無二的后風(fēng)扇。
在前風(fēng)扇設(shè)計(jì)的二款發(fā)動(dòng)機(jī)中JT3D的函道比大一些達(dá)到了1.37。達(dá)到如此的函道比，其空氣總流量比也比其原型J-57的空氣流量大了271%?？諝饬髁康募哟蟀l(fā)動(dòng)機(jī)的迎風(fēng)面積也隨之變大。風(fēng)扇的葉片也要作的很長。JT3D的一級(jí)風(fēng)扇的葉片長度為418.2毫米。而J57上的最長的壓氣機(jī)葉片也就大約有二百毫米左右。當(dāng)風(fēng)扇葉片變的細(xì)長之后，其彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力加大，在工作中振動(dòng)的問題也突現(xiàn)了出來。為了解決細(xì)長的風(fēng)扇葉片所帶來的麻煩，普惠公司采用了阻尼凸臺(tái)的方法來減少風(fēng)扇葉片所帶來的振動(dòng)。凸臺(tái)位于距風(fēng)扇葉片根處大約百分之六十五的地方。JT3D發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇部分裝配完成之后，其風(fēng)扇葉上的凸臺(tái)就會(huì)在葉片上連成一個(gè)環(huán)形的箍。當(dāng)風(fēng)扇葉片運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，凸臺(tái)與凸臺(tái)之間就會(huì)產(chǎn)生摩擦阻尼以減少葉片的振動(dòng)。加裝阻尼凸臺(tái)之后其減振效果是明顯的，但其阻尼凸臺(tái)的缺點(diǎn)也是明顯的。首先他增加了葉片的重量，其次他降底了風(fēng)扇葉片的效率。而且如果設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑挳?dāng)空氣高速的流過這個(gè)凸臺(tái)時(shí)會(huì)發(fā)生畸變，氣流的畸變會(huì)引發(fā)葉片產(chǎn)生更大的振動(dòng)。而且如果采用這種方法由于葉片的質(zhì)量變大，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)扇本身會(huì)產(chǎn)生更大的離心力。這樣的風(fēng)扇葉片很難作的更長，沒有更長的葉片也就不會(huì)有更高的函道比。而且細(xì)長的風(fēng)扇葉片的機(jī)械強(qiáng)度也很低，在飛機(jī)起飛著陸過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)一但吸入了外來物，比如飛鳥之類，風(fēng)扇的葉片會(huì)更容易被損壞，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中折斷的風(fēng)扇葉片會(huì)像子彈一樣打穿外函機(jī)匣釀成大禍。解決風(fēng)扇難題一個(gè)比較完美的辦法是加大風(fēng)扇葉片的寬度和厚度。這樣葉片就可以獲得更大的強(qiáng)度以減少振動(dòng)和外來物打擊的損害，而且如果振動(dòng)被減少到一定程度的話阻尼凸臺(tái)也可以取消。但更厚重的扇葉其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的離心力也將是巨大的。這樣就必需要加強(qiáng)扇葉和根部和安裝扇葉的輪盤。但航空發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)不起這樣的重量代價(jià)。風(fēng)扇葉片的難題大大的限制了渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。
更高的轉(zhuǎn)數(shù)、高大的機(jī)械強(qiáng)度、更長的葉片、更輕的重量這樣的一個(gè)多難的問題最終在八十年代初得到了解決。
1984年10月，RB211-535E4掛在波音七五七的翼下投入了使用。它是一臺(tái)有著跨時(shí)代意義的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。讓它身負(fù)如此之名的就是他的風(fēng)扇。羅·羅公司用了創(chuàng)造性的方法解決了困擾大函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的多難問題。新型發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片叫作“寬弦無凸肩空心夾層結(jié)構(gòu)葉片”。故名思意，新型風(fēng)扇的葉片采用了寬弦的形狀來加大機(jī)械強(qiáng)度和空心結(jié)構(gòu)以減少重量。新型的空心葉片分成三個(gè)部分：葉盆、葉背、和葉芯。它的葉盆和葉背分別是由兩塊鈦合金薄板制成，在兩塊薄板之間是同樣用鈦合金作成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的“芯”。通過活性擴(kuò)散焊接的方法將葉盆、葉背、葉芯連成一體。新葉片以極輕的重量獲得了極大的強(qiáng)度。這樣的一塊鈦合金三明治一下子解決了困擾航空動(dòng)力工業(yè)幾十年的大難題。
新型風(fēng)扇不光是重量輕、強(qiáng)度大，而且因?yàn)樗∠藗鹘y(tǒng)細(xì)長葉片上的阻尼凸臺(tái)他的工作效率也要更高一些。風(fēng)扇扇葉的數(shù)量也減少了將近三分之一，RB211-535E4發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇扇葉只有二十四片。
1991年7月15日新型寬弦葉片經(jīng)受了一次重大的考驗(yàn)。印度航空公司的一架A320在起飛階段其裝備了寬弦葉片的V-2500渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)吸入了一只5.44千克重的印度禿鷲！巨鳥以差不多三百公里的時(shí)速迎頭撞到了發(fā)動(dòng)機(jī)的最前端部件--風(fēng)扇上！可是發(fā)動(dòng)機(jī)在遭到如此重創(chuàng)之后仍在正常工作，飛機(jī)安全的降落了。在降落之后，人們發(fā)現(xiàn)V-2500的22片寬弦風(fēng)扇中只有6片被巨大的沖擊力打變了形，沒有一片葉片發(fā)生折斷。發(fā)動(dòng)機(jī)只在外場(chǎng)進(jìn)行了更換葉片之后就又重新投入了使用。這次意外的撞擊證明了“寬弦無凸肩空心夾層結(jié)構(gòu)葉片”的巨大成功。
解決寬弦風(fēng)扇的問題并不是只有空心結(jié)構(gòu)這一招。實(shí)際上，當(dāng)風(fēng)扇的直徑進(jìn)一步加大時(shí)，空心結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇扇葉也會(huì)超重。比如在波音777上使用的GE-90渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其風(fēng)扇的直徑高達(dá)3.142米。即使是空心蜂窩結(jié)構(gòu)的鈦合金葉片也會(huì)力不從心。于是通用動(dòng)力公司便使用先進(jìn)的增強(qiáng)環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料來制造巨型的風(fēng)扇扇葉。碳纖維復(fù)合材料所制成的風(fēng)扇扇葉結(jié)構(gòu)重量極輕，而強(qiáng)度卻是極大?？墒窃诋?dāng)復(fù)合材料制成的風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)遭到特大鳥的撞擊會(huì)發(fā)生脫層現(xiàn)像。為了進(jìn)一步的增大GE-90的安全系數(shù)，通用動(dòng)力公司又在風(fēng)扇的前緣上包覆了一層鈦合金的蒙皮，在其后緣上又用“凱夫拉”進(jìn)行縫合加固。如此以來GE-90的風(fēng)扇可謂萬無一失。
當(dāng)高函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇從傳統(tǒng)的細(xì)長窄弦葉片向?qū)捪胰~片過渡的時(shí)候，風(fēng)扇的級(jí)數(shù)也經(jīng)歷了一場(chǎng)從多級(jí)風(fēng)扇到單級(jí)風(fēng)扇的過渡。在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)誕生之初，由于風(fēng)扇的單級(jí)增壓比比較低只能采用多級(jí)串聯(lián)的方式來提高風(fēng)扇的總增壓比。比如JT3D的風(fēng)扇就為兩級(jí)，其平均單級(jí)增壓比為1.32，通過兩級(jí)串聯(lián)其風(fēng)扇總增壓比達(dá)到了1.74。多級(jí)風(fēng)扇與單級(jí)風(fēng)扇相比幾乎沒有優(yōu)點(diǎn)，它重量大、效率低，其實(shí)它是在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的技主還不十分成熟的時(shí)候一種無耐的選擇。隨著風(fēng)扇單級(jí)增壓比的一步步提高，現(xiàn)如今在中、高函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上單級(jí)風(fēng)扇以是一統(tǒng)天下。比如在GE-90上使用的單級(jí)風(fēng)扇其增壓比高達(dá)1.65，如此之高的單級(jí)增壓比以經(jīng)再?zèng)]有必要來串接第二級(jí)風(fēng)扇。
但是在戰(zhàn)斗機(jī)上使用的低函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)還在使用著多級(jí)風(fēng)級(jí)的結(jié)構(gòu)。比如在F-15A上使用的F100-PW-100渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)就是由三級(jí)構(gòu)成，其總增壓比達(dá)到了2.95。低函道渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)取如此高的風(fēng)扇增壓比其實(shí)是風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)合二為一結(jié)果。在戰(zhàn)斗機(jī)上使用的低函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為了減少重量它的雙轉(zhuǎn)子其實(shí)是由風(fēng)扇轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組成的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。受戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)內(nèi)容積所限，采用大空氣流量的高函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是不現(xiàn)實(shí)的，但為了提高推力只能提發(fā)動(dòng)機(jī)的出口壓力，再者風(fēng)扇不光要提供全部的外函推力而且還要部分的承擔(dān)壓氣機(jī)的任務(wù)，所以風(fēng)扇只能采用比較高的增壓比。
其實(shí)低函道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)彩用多級(jí)風(fēng)扇也是一種無耐之舉，如果風(fēng)扇的單級(jí)增壓比能達(dá)到3左右多級(jí)風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)就將不會(huì)再出現(xiàn)。如果想要風(fēng)扇的單級(jí)增壓比達(dá)到3一級(jí)只能是進(jìn)一步提高風(fēng)扇的的轉(zhuǎn)速并在風(fēng)扇的葉型上作文章，風(fēng)扇的葉片除了要使用寬弦葉片之外葉片還要帶有一定的后掠角度以克服風(fēng)扇在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的激波，只有這樣3一級(jí)的單級(jí)風(fēng)扇增壓比才可能會(huì)實(shí)現(xiàn)。相現(xiàn)這一點(diǎn)人們將會(huì)在二十年之內(nèi)作到。