發(fā)動機原理第二章3節(jié)

1、第二章第二章發(fā)動機部件工作原理發(fā)動機部件工作原理第二章第二章發(fā)動機部件工作原理發(fā)動機部件工作原理 第一節(jié)第一節(jié) 氣動熱力基礎(chǔ)氣動熱力基礎(chǔ) 第二節(jié)第二節(jié) 進氣道進氣道 第三節(jié)第三節(jié) 尾噴管尾噴管 第四節(jié)第四節(jié) 壓氣機壓氣機 第五節(jié)第五節(jié) 渦輪渦輪 第六節(jié)第六節(jié) 燃燒室燃燒室2022年4月28日2第三節(jié)第三節(jié) 尾噴管尾噴管一、功能一、功能/設(shè)計要求設(shè)計要求1、功能、功能 燃?xì)馀蛎浖铀?，氣流高速排出，產(chǎn)生反作燃?xì)馀蛎浖铀?，氣流高速排出，產(chǎn)生反作用推力；用推力； 調(diào)節(jié)噴管臨界截面積改變發(fā)動機工作狀態(tài)；調(diào)節(jié)噴管臨界截面積改變發(fā)動機工作狀態(tài)； 推力換向。推力換向。2022年4月28日3一、功能一、功能/設(shè)

2、計要求設(shè)計要求2、設(shè)計要求、設(shè)計要求 流動損失小流動損失小 盡可能完全膨脹盡可能完全膨脹 排氣方向盡可能沿所希望的方向排氣方向盡可能沿所希望的方向 根據(jù)需要，截面積幾何尺寸可調(diào)根據(jù)需要，截面積幾何尺寸可調(diào) 噪音低噪音低2022年4月28日4一、功能一、功能/設(shè)計要求設(shè)計要求3、分類、分類 純收斂型純收斂型2022年4月28日5一、功能一、功能/設(shè)計要求設(shè)計要求3、分類、分類 收斂收斂-擴張型擴張型2022年4月28日6二、工作原理二、工作原理排氣速度排氣速度 絕能流動絕能流動 假設(shè)在噴管出口達到完全膨脹假設(shè)在噴管出口達到完全膨脹2022年4月28日72*94992vhhh2*999()2pvc

3、TT1*099*921 ()ppvc Tp90pp199*99()TpTp二、工作原理二、工作原理排氣速度排氣速度 總壓恢復(fù)系數(shù)總壓恢復(fù)系數(shù) 膨脹比膨脹比2022年4月28日8*9*4epp1*099*91*921 ()121 ()ppeepvc Tpc T *40epp9()sFv三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管1、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)形式 固定的收斂噴管固定的收斂噴管 可變出口截面的收斂噴管可變出口截面的收斂噴管2022年4月28日9三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管2、工作狀態(tài)、工作狀態(tài) 臨界臨界2022年4月28日10*190111.852crpp1*299112appM90pp1Ma 三、純

4、收斂型噴管三、純收斂型噴管2、工作狀態(tài)、工作狀態(tài) 亞臨界亞臨界 超臨界：超臨界：2022年4月28日11185. 1090*9Mappppcr185. 1090*9Mappppcr三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管2、工作狀態(tài)、工作狀態(tài) 亞臨界及臨界的推力公式亞臨界及臨界的推力公式 超臨界的推力公式超臨界的推力公式2022年4月28日1290mgmaFq vq v90990()mgmaFq vq vA pp三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管3、推力損失、推力損失 出口氣流速度最高只能達到當(dāng)?shù)匾羲俪隹跉饬魉俣茸罡咧荒苓_到當(dāng)?shù)匾羲?，?dāng)，當(dāng) 時，時， 噴管處于超臨界狀態(tài)。噴管處于超臨界狀態(tài)。2022年4

5、月28日13*901.85crpp909,1ppMa三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管3、推力損失、推力損失 尾噴口實際排氣速度：尾噴口實際排氣速度： 完全膨脹時排氣速度：完全膨脹時排氣速度： 這將造成這將造成推力損失推力損失2022年4月28日141*999*921()ppvc Tp1*099*921()ppvc Tp9099ppvv三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管3、推力損失、推力損失 推力公式推力公式 推力損失系數(shù)推力損失系數(shù)2022年4月28日159099090()1 100%mgmamgmaq vq vAppq vq v 90990()mgmaFq vq vA pp三、純收斂型噴管三、

6、純收斂型噴管4、示例、示例某發(fā)動機采用純收斂型噴管，進口空氣流量某發(fā)動機采用純收斂型噴管，進口空氣流量100kg/s，飛行速，飛行速度度500m/s，環(huán)境壓力，環(huán)境壓力100000Pa，噴管內(nèi)總壓，噴管內(nèi)總壓580000Pa，總溫總溫1000K。（忽略發(fā)動機進、排氣的流量差異，忽略流。（忽略發(fā)動機進、排氣的流量差異，忽略流動損失）動損失）（1）判斷噴管工作狀態(tài)）判斷噴管工作狀態(tài)（2）計算尾噴管出口靜壓）計算尾噴管出口靜壓（3）計算尾噴管排氣速度）計算尾噴管排氣速度（4）計算發(fā)動機推力）計算發(fā)動機推力（5）若改進尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動機推）若改進尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動

7、機推力將提高多少？力將提高多少？2022年4月28日16三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管4、示例、示例（1）判斷噴管工作狀態(tài)）判斷噴管工作狀態(tài)（2）計算尾噴管出口靜壓）計算尾噴管出口靜壓2022年4月28日171111.85062cr*905.8crpp噴口工作于臨界狀態(tài)*9913134111(1)2ppPa三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管4、示例、示例（3）計算尾噴管排氣速度）計算尾噴管排氣速度2022年4月28日181160.727(/)1pgcRJ kg K 1*999*921()573.402(/ )ppvc Tm sp三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管4、示例、示例（4）計算發(fā)動機推力

8、）計算發(fā)動機推力2022年4月28日19*999*9mgpqKA qT*929*910010000.13740.03968 580000mgqTAmK p90990()36662mgmaFq vq vAppN91q三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管4、示例、示例（5）若改進尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動機推）若改進尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動機推力將提高多少？力將提高多少？2022年4月28日209040587mgmaFq vq v1*099*921()905.870ppvc Tp3925()FFFN三、純收斂型噴管三、純收斂型噴管4、示例、示例氣體流速、馬赫數(shù)與通道截面積的關(guān)系：

9、氣體流速、馬赫數(shù)與通道截面積的關(guān)系：2022年4月28日21為使達到音速的氣流繼續(xù)膨脹，必須用擴張通道為使達到音速的氣流繼續(xù)膨脹，必須用擴張通道2(1)adAdVMAV四、收斂四、收斂-擴張型噴管擴張型噴管1、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)形式 固定的收斂固定的收斂-擴張噴管擴張噴管 可調(diào)的收斂可調(diào)的收斂-擴張噴管擴張噴管 帶中心體的噴管帶中心體的噴管 引射噴管引射噴管2022年4月28日22四、收斂四、收斂-擴張型噴管擴張型噴管2、固定的收斂、固定的收斂-擴張噴管擴張噴管2022年4月28日23 *mgpqKAqT899eAqA*898899*89ppKA qKA qTT*9*8epp 定值定值四、收斂四、

10、收斂-擴張型噴管擴張型噴管2、固定的收斂、固定的收斂-擴張噴管擴張噴管2022年4月28日24899eAqA1*299911a2ppM99, Ma定值*909dppp完全膨脹，設(shè)計點*9990dpppp,不完全膨脹*9990dpppp,過度膨脹四、收斂四、收斂-擴張型噴管擴張型噴管2、固定的收斂、固定的收斂-擴張噴管擴張噴管2022年4月28日25當(dāng)噴管為固定的面積比當(dāng)噴管為固定的面積比A A8 8/A/A9 9時，只對應(yīng)某一個特定的狀時，只對應(yīng)某一個特定的狀態(tài)，可以使氣流在噴管出口態(tài)，可以使氣流在噴管出口達到完全膨脹，偏離此狀態(tài)，達到完全膨脹，偏離此狀態(tài)，都會造成推力損失。都會造成推力損失。

11、四、收斂四、收斂-擴張型噴管擴張型噴管3、可調(diào)的收斂可調(diào)的收斂- -擴張噴管擴張噴管 隨飛行狀態(tài)變化，由電機帶動作動筒拉動隨飛行狀態(tài)變化，由電機帶動作動筒拉動拉桿，改變噴管臨界截面積、出口截面積拉桿，改變噴管臨界截面積、出口截面積，使氣流盡可能在出口處達到完全膨脹。，使氣流盡可能在出口處達到完全膨脹。2022年4月28日26四、收斂四、收斂-擴張型噴管擴張型噴管4、帶中心體的噴管、帶中心體的噴管 由中心體和外殼組成由中心體和外殼組成 外殼出口處形成噴管外殼出口處形成噴管臨界截面臨界截面 氣流繞外殼唇口產(chǎn)生氣流繞外殼唇口產(chǎn)生膨脹波，膨脹加速膨脹波，膨脹加速 沿軸向移動中心體沿軸向移動中心體實現(xiàn)臨

12、界截面調(diào)節(jié)實現(xiàn)臨界截面調(diào)節(jié)2022年4月28日27四、收斂四、收斂-擴張型噴管擴張型噴管5、引射噴管、引射噴管 由一個純收斂噴管和一個同心的外套筒組成。由一個純收斂噴管和一個同心的外套筒組成。 收斂噴管排出發(fā)動機高壓燃?xì)?，引射外套筒的二收斂噴管排出發(fā)動機高壓燃?xì)?，引射外套筒的二股氣流；股氣流?主氣流在周圍亞音氣流中膨脹，形成主氣流在周圍亞音氣流中膨脹，形成“流體流體”壁面壁面擴張段，主氣流繼續(xù)加速，高速排出。擴張段，主氣流繼續(xù)加速，高速排出。 形成的形成的“流體流體”壁面可以隨主氣流壓力變化自動調(diào)壁面可以隨主氣流壓力變化自動調(diào)節(jié)節(jié)。2022年4月28日28五、其它噴管五、其它噴管1、垂直、垂

13、直/短距起降噴管短距起降噴管2022年4月28日29五、其它噴管五、其它噴管2、推力矢量噴管、推力矢量噴管2022年4月28日30五、其它噴管五、其它噴管3、反推噴管、反推噴管2022年4月28日31小結(jié)小結(jié)2022年4月28日32進氣道進氣道尾噴口尾噴口減速增壓（高速飛行時）減速增壓（高速飛行時）增速減壓增速減壓亞音速進氣道為擴張型亞音速進氣道為擴張型低低Ma飛機發(fā)動機噴口為收縮型飛機發(fā)動機噴口為收縮型超音速進氣道：超音超音速進氣道：超音-亞音亞音收擴型尾噴口：亞音收擴型尾噴口：亞音-超音超音逆壓力梯度（靜壓增加）逆壓力梯度（靜壓增加）順壓力梯度（靜壓下降）順壓力梯度（靜壓下降）飛行速度越快，沖壓比越大飛行速度越快，沖壓比越大可用膨脹比越高，排氣速度越大可用膨脹比越高，排氣速度越大飛行速度越快，滯止溫度越高飛行速度越快，滯止溫度越高排氣總溫越高，排氣速度越大排氣總溫越高，排氣速度越大調(diào)節(jié)臨界面積可改善起動性能調(diào)節(jié)臨界面積可改善起動性能 調(diào)節(jié)臨界面積可改變發(fā)動機狀態(tài)調(diào)節(jié)臨界面積可改變發(fā)動機狀態(tài)調(diào)節(jié)噴