發(fā)動(dòng)機(jī)原理第二章3節(jié)

1、第二章第二章發(fā)動(dòng)機(jī)部件工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)部件工作原理第二章第二章發(fā)動(dòng)機(jī)部件工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)部件工作原理 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)熱力基礎(chǔ)氣動(dòng)熱力基礎(chǔ) 第二節(jié)第二節(jié) 進(jìn)氣道進(jìn)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(jī)壓氣機(jī) 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(jì)要求設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)工作狀態(tài)；調(diào)節(jié)噴管臨界截面積改變發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)要求設(shè)計(jì)要求2、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)要求 流動(dòng)損失小流動(dòng)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(jì)要求設(shè)計(jì)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(jì)要求設(shè)計(jì)要求3、分類、分類 收斂收斂-擴(kuò)張型擴(kuò)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(dòng)絕能流動(dòng) 假設(shè)在噴管出口達(dá)到完全膨脹假設(shè)在噴管出口達(dá)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(dá)到當(dāng)?shù)匾羲俪隹跉饬魉俣茸罡咧荒苓_(dá)到當(dāng)?shù)匾羲?，?dāng)，當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 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(shí)際排氣速度：尾噴口實(shí)際排氣速度： 完全膨脹時(shí)排氣速度：完全膨脹時(shí)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(dòng)機(jī)采用純收斂型噴管，進(jìn)口空氣流量某發(fā)動(dòng)機(jī)采用純收斂型噴管，進(jìn)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(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣的流量差異，忽略流。（忽略發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣的流量差異，忽略流動(dòng)損失）動(dòng)損失）（1）判斷噴管工作狀態(tài)）判斷噴管工作狀態(tài)（2）計(jì)算尾噴管出口靜壓）計(jì)算尾噴管出口靜壓（3）計(jì)算尾噴管排氣速度）計(jì)算尾噴管排氣速度（4）計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)推力）計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)推力（5）若改進(jìn)尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動(dòng)機(jī)推）若改進(jìn)尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動(dòng)

7、機(jī)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(jì)算尾噴管出口靜壓）計(jì)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(jì)算尾噴管排氣速度）計(jì)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(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)推力

8、）計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動(dòng)機(jī)推）若改進(jìn)尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)到音速的氣流繼續(xù)膨脹，必須用擴(kuò)張通道為使達(dá)到音速的氣流繼續(xù)膨脹，必須用擴(kuò)張通道2(1)adAdVMAV四、收斂四、收斂-擴(kuò)張型噴管擴(kuò)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(kuò)張噴管擴(kuò)張噴管 可調(diào)的收斂可調(diào)的收斂-擴(kuò)張噴管擴(kuò)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(kuò)張型噴管擴(kuò)張型噴管2、固定的收斂、固定的收斂-擴(kuò)張噴管擴(kuò)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(kuò)張型噴管擴(kuò)張型噴管2、固定的收斂、固定的收斂-擴(kuò)張噴管擴(kuò)張噴管2022年4月28日24899eAqA1*299911a2ppM99, Ma定值*909dppp完全膨脹，設(shè)計(jì)點(diǎn)*9990dpppp,不完全膨脹*9990dpppp,過(guò)度膨脹四、收斂四、收斂-擴(kuò)張型噴管擴(kuò)張型噴管2、固定的收斂、固定的收斂-擴(kuò)張噴管擴(kuò)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(shí)，只對(duì)應(yīng)某一個(gè)特定的狀時(shí)，只對(duì)應(yīng)某一個(gè)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(dá)到完全膨脹，偏離此狀態(tài)，達(dá)到完全膨脹，偏離此狀態(tài)，都會(huì)造成推力損失。都會(huì)造成推力損失。

11、四、收斂四、收斂-擴(kuò)張型噴管擴(kuò)張型噴管3、可調(diào)的收斂可調(diào)的收斂- -擴(kuò)張噴管擴(kuò)張噴管 隨飛行狀態(tài)變化，由電機(jī)帶動(dòng)作動(dòng)筒拉動(dòng)隨飛行狀態(tài)變化，由電機(jī)帶動(dòng)作動(dòng)筒拉動(dòng)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(dá)到完全膨脹。，使氣流盡可能在出口處達(dá)到完全膨脹。2022年4月28日26四、收斂四、收斂-擴(kuò)張型噴管擴(kuò)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(dòng)中心體沿軸向移動(dòng)中心體實(shí)現(xiàn)臨

12、界截面調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)臨界截面調(diào)節(jié)2022年4月28日27四、收斂四、收斂-擴(kuò)張型噴管擴(kuò)張型噴管5、引射噴管、引射噴管 由一個(gè)純收斂噴管和一個(gè)同心的外套筒組成。由一個(gè)純收斂噴管和一個(gè)同心的外套筒組成。 收斂噴管排出發(fā)動(dòng)機(jī)高壓燃?xì)猓渫馓淄驳亩諗繃姽芘懦霭l(fā)動(dòng)機(jī)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(kuò)張段，主氣流繼續(xù)加速，高速排出。擴(kuò)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(dòng)調(diào)壁面可以隨主氣流壓力變化自動(dòng)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(jìn)氣道進(jìn)氣道尾噴口尾噴口減速增壓（高速飛行時(shí)）減速增壓（高速飛行時(shí)）增速減壓增速減壓亞音速進(jìn)氣道為擴(kuò)張型亞音速進(jìn)氣道為擴(kuò)張型低低Ma飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴口為收縮型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴口為收縮型超音速進(jìn)氣道：超音超音速進(jìn)氣道：超音-亞音亞音收擴(kuò)型尾噴口：亞音收擴(kuò)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(dòng)性能調(diào)節(jié)臨界面積可改善起動(dòng)性能 調(diào)節(jié)臨界面積可改變發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)調(diào)節(jié)臨界面積可改變發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)調(diào)節(jié)噴