气门

航空发动机超音速进气道的布局

发布时间:2025/6/1 12:21:40   
本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。进气系统负责将外界空气顺利引入发动机进口,进入风扇和压气机。其基本结构组成是进气道控制装置、放气门和辅助进气门、附面层吸除装置和防止外来物进入的防护装置等。作为发动机的基本组成,进气道设计影响发动机的空气流量,从而影响发动机有效推力;进气流畅的畸变影响发动机工作特性。对于进气道的基本要求是其总压损失小,外阻力要小,能够完成减速增压的任务,能够在所有飞行条件和发动机工作状态下,为发动机提供均匀的气流。军用战斗机发动机的进气道现代战斗机的特点是飞行速度和高度变化范围大。歼击机还要经常在大迎角、大侧滑角状态下飞行。在一切飞行状态下进气道都应保证为发动机提供可靠的进气流。战斗机发动机的安装位置多在后部,进气道相对较长,其设计难度大。总压恢复系数的定义是进气道出口气流的总压和未受扰动气流的总压之比。总压恢复系数是进气道内流损失程度的度量,总压恢复系数越大,气流在压气机的增压比越高。总压恢复系数降低1%,推力就要下降1.5%-2%,耗油率提高0.3%-0.5%。另外,在亚音速扩散通道处设有放气门,将多余的空气放掉,不使进气道处于亚临界溢流状态。同时,为了解决起飞状态进气口面积过小的问题,还设置有在低速能被吸开的辅助进气口。在超音速条件下,不可调进气道只在设计状态下能与发动机协调工作,这时进气道处于最佳临界状态。在非设计状态下,进气道与发动机的工作可能不协调。当发动机需要空气量超过进气道通过能力时,进气道处于低效率的超临界状态。当发动机需要空气量低于进气道通过能力时,进气道将处于亚临界溢流状态。过分的亚临界状态使阻力增加,并引起进气道喘振。为了使进气道在非设计状态下能与发动机协调工作(即进气道与发动机匹配),必须应用可调节进气道。常用的方法是调节喉部面积和斜板角度,使进气道的通过能力与发动机的要求一致。军用超音速进气道布局军用超音速进气道,除了早期的头部进气以外,现代战斗机最常见的进气道布局是两侧进气和腹部进气。头部进气:二代单发战斗机多采用此种进气道。特点是进气效率高,缺点是占据了宝贵的机头位置,无法在战斗机头部安装大口径雷达。腹部进气:三代战斗机多采用此种进气道,如美国F-16、我国歼10、欧洲EF-等。特点是进气效率高,有利的预压缩。两侧进气:新一代飞机超音速进气道设计概念中,包括后掠双斜面超音速进气道(CARET)和无附面层隔道超音速进气道(DSI)。其典型代表是美国战机F-18超黄蜂、中国台湾IDF和中国战机枭龙等。另外还有出于隐身考量的背部进气方式,例如美国隐身轰炸机B2和F,负有突击打击任务的隐身无人机X-47B以及需要越境收集情报地无人机RQ-等,均未提升生存能力而牺牲进气效率的合理工程折中。民用运输机发动机进气道民用发动机多采用机翼吊舱安装形式,进气道很短,主要考虑低速时进气效率,以及正常飞行时利用扩展通道适当地减速增压。短舱内风扇叶片前周向设有边界层吸收多孔壁,吸除低能边界层,保证高能气流进入发动机。直升机用发动机进气口直升机用发动机安装进气口分离器,保证发动机进气的清洁。某些军用直升机的排气口还装有换热冷却器的红外抑制装置,以减少战场上受到热敏武器攻击的机会。

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