空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)講解

2023/2/2空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)小組成員：

伍思?xì)g張耀坤李伊魯喆饒國(guó)像2023/2/2一·基本原理及其分類空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是用氣體從尾部高速噴出時(shí)所產(chǎn)生反沖的推力來推動(dòng)機(jī)身前進(jìn)的機(jī)械，以空氣作為工作主要組元的一種噴氣航空發(fā)動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn)是工作過程中須從大氣中吸入燃燒所必需的氧氣，因此不適宜在空氣稀薄的高空飛行。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，空氣進(jìn)入燃燒室前先行壓縮，然后進(jìn)入燃燒室與霧化了的燃料混合燃燒，成為具有很大能量的高溫燃?xì)猓愿咚購膰娍谙蛲鈬姵?，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生反作用推力。分類1.渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)2.渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)3.沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)2023/2/2渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)1.離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用離心葉輪作為壓氣機(jī)。這種壓氣機(jī)很簡(jiǎn)單，適合用比較差的材料制作，所以在早期應(yīng)用很多。但是這種壓氣機(jī)阻力很大，壓縮比低，并且發(fā)動(dòng)機(jī)直徑也很大，所以現(xiàn)在已經(jīng)不再使用這種壓氣機(jī)。2.軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用扇葉作為壓氣機(jī)。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)克服了離心式發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，因此具有很高的性能。缺點(diǎn)是制造工藝苛刻。現(xiàn)在的高空高速飛機(jī)依然在使用軸流式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是用渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)給空氣增壓。根據(jù)壓氣機(jī)的不同又可以分為：2023/2/2渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理（以軸流式為例)

空氣進(jìn)入進(jìn)氣道壓力分布均勻的空氣進(jìn)入壓氣部分空氣和高溫燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪

增壓后的空氣進(jìn)入燃燒室渦輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力收縮的尾噴管噴出高速氣體2023/2/2Ⅰ--進(jìn)氣道Ⅱ--軸流式壓氣機(jī)Ⅲ--燃燒室Ⅳ--兩級(jí)渦輪Ⅴ--加力燃燒室Ⅵ--噴管軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)由于受到渦輪材料允許溫度的限制，渦輪前的燃?xì)鉁囟炔荒芴?，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，在渦輪后面增設(shè)加力燃燒室，再次提高燃?xì)饽芰俊?023/2/2渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的特性1.空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與空氣流量，噴氣速度和導(dǎo)彈的飛行速度有關(guān)。而渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)具體表現(xiàn)如下：a.在高度一定的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力要隨導(dǎo)彈的飛行速度而變化，推力存在最大值。b.飛行高度增高，推力減小，阻力也減小，飛行高度有限制。由此可見渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)適合飛行Ma為0.7~3之間，飛行高度在8~12km左右的導(dǎo)彈。2.優(yōu)缺點(diǎn)：渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率低，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，推力—重量比小渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力公式如下：

簡(jiǎn)化推力公式為：2023/2/22.渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（亦稱渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪扇發(fā)動(dòng)機(jī)）是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，由渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展而成，略有不同。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)主要特點(diǎn)是其首級(jí)壓縮扇葉的面積大很多，除了作為壓縮空氣的用途之外，同時(shí)也具有螺旋槳的作用，能將部分吸入的空氣通過噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍向后推。另外，為了避免噴出高溫氣體而損失能量，所以采取辦法降低燃?xì)獾臏囟群蛧姎馑俣取?023/2/2

渦扇引擎的涵道比（Bypassratio）是單位時(shí)間內(nèi)不經(jīng)過燃燒室的空氣質(zhì)量，與通過燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。涵道比為零的渦扇引擎即是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程及原理與普通渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)大致相同。2023/2/2渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.耗油率低，經(jīng)濟(jì)性好。2.推力大。主要原因是空氣流量大，涵道比一般在0.6~1.5范圍內(nèi)，如果外涵道加力燃燒，推力會(huì)增加更多。3.噴氣速率降低，噪音小。缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)直徑較粗，使得迎風(fēng)面積加大，增加飛行時(shí)的阻力。2023/2/2沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)原理：沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（Ramjet,stovepipejet,athodyd）是利用高速氣流在速度改變下產(chǎn)生的壓力改變，達(dá)到氣體壓縮的目的原理來運(yùn)作，工作原理同樣包括空氣壓縮，空氣與燃油混合燃燒，燃?xì)馀蛎泧姵鋈齻€(gè)基本過程。結(jié)構(gòu)上，有所改進(jìn)，沒有壓氣機(jī)和渦輪那樣的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。組成部分：進(jìn)氣道，燃燒室，尾噴管，燃油供給系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。2023/2/2沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)本身沒有活動(dòng)的部分，氣流從前端進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之后，利用涵道截面積的變化，讓高速氣流降低速度，并且提高氣體壓力。壓縮過后的氣體進(jìn)入燃燒室，與燃料混合之后燃燒。由于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)維持運(yùn)作的一個(gè)重要條件就是高速氣流源源不決的從前方進(jìn)入，因此發(fā)動(dòng)機(jī)無法在低速或者是靜止下繼續(xù)運(yùn)作，只能在一定的速度以上才可以產(chǎn)生推力。為了讓沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)加速到適合的工作速度，必須有其他的輔助動(dòng)力系統(tǒng)自靜止或者是低速下提高飛行速度，然后才點(diǎn)燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)適合的工作環(huán)境：

在2馬赫與以上的速度，最低啟動(dòng)速度也大約是此界線，隨著速度逐漸增加，氣體的沖壓效應(yīng)在3馬赫時(shí)效率會(huì)大幅壓過渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，而此時(shí)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)受限于超溫往往已經(jīng)無法運(yùn)作了，但是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒的階段，進(jìn)氣氣流的速度仍然需要經(jīng)過激波減速在音速以下，否則燃燒過程將無法維持。適用范圍為：Ma=0.5~6,高度為0~40km,推重比可達(dá)10以上。2023/2/2優(yōu)缺點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，成本低，便于使用和維護(hù)。2.適于高速飛行，在Ma>2的高速狀態(tài)下工作經(jīng)濟(jì)性好，耗油低.優(yōu)點(diǎn)3.只使用燃料作為燃料劑比火箭推進(jìn)劑便宜。4.沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)在遠(yuǎn)距離，長(zhǎng)時(shí)間工作方面比火箭發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)越缺點(diǎn)1.靜止時(shí)根本不能產(chǎn)生推力，所以不能自行起飛，必須要有助推器起飛。2.沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作對(duì)飛行狀態(tài)的變化敏感3.與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比，隨著推力增