噴氣發(fā)動機是熱機的一種。
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8 v- J) P, f1 [. u# E4 a) i 熱機是連續(xù)不斷地將熱能轉換為機械能的動力裝置。熱機的熱效率為輸出的機械能與輸入的熱能的比值。根據(jù)熱力學第二定律，這個比值應小于1。 ^; |% n) b9 g5 ^- t% T1 I3 o
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獲得機械能的過程是通過氣體膨脹做功，但是，膨脹是有限度的，必須在膨脹后使其恢復到初始狀態(tài)，才能進行下一次做功，以獲得連續(xù)的機械能輸出。右圖為一理想熱機循環(huán)，稱為卡諾循環(huán)�？v坐標為氣體溫度，橫坐標為氣體的熵。A－B為定溫加熱膨脹過程，加入的熱量q1 全部對外做功；C－D為定溫放熱收縮過程，外界做功全部轉化為熱量q2 放出，B-C和D-A過程相互抵消。
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因此，一個循環(huán)的做功輸出：- a7 a3 A! \( v8 z" j3 ^5 C
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7 s1 W8 {# d- n+ B; w7 p! }% a 即為陰影部分的面積。那么，卡諾循環(huán)熱機的熱效率：
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" \0 Z' x' x: F9 k- ]: C! C5 D 可見，要提高卡諾熱機的熱效率，應該提高高溫熱源的溫度T1，或降低低溫熱源的溫度T2。& G# ]$ h" g% F/ e8 A
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對于航空噴氣發(fā)動機來講，雖然其循環(huán)并非嚴格卡諾循環(huán)，但這一原則同樣有效。因為發(fā)動機的燃氣直接排到空氣中，低溫熱源溫度很難降低，只有提高高溫熱源的溫度，即提高燃氣從燃燒室進入到渦輪前的溫度，這樣才能提高發(fā)動機的熱效率。
0 _0 s2 o4 S$ K+ a7 [$ s' T噴氣發(fā)動機的推重比
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噴氣發(fā)動機的推力和發(fā)動機的凈重之比，稱為發(fā)動機的推重比。
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9 P: Z& B2 G% N/ N1 Y$ T! B 推重比是一個綜合性的性能指標，它不僅體現(xiàn)噴氣發(fā)動機在氣動熱力循環(huán)方面的水平，也體現(xiàn)了結構方面的設計水平。目前，高性能的加力式渦輪風扇發(fā)動機的推重比可達8～10。
5 v0 ~ T3 V( h1 U0 J" d9 K推進效率 + w, ~* N* h. S8 k E. m. U( X
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噴氣發(fā)動機既是發(fā)動機又是推進器，因此就存在一個推進效率的問題。所謂推進效率，就是指發(fā)動機傳遞給飛行器的推進功率與其產(chǎn)生的總機械功率之比，即：
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' m4 L4 F0 m7 \! y0 x" S# ^+ C! ` 推進效率 = 傳給飛行器的推進功率 / 進排氣的機械能之差
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根據(jù)計算可知，發(fā)動機的推進效率僅與進氣速度（等于飛機飛行速度）和排氣速度有關：
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推進效率 =! |7 Z# k+ S% K3 n* Y) ? |. _
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1+排氣速度/進氣速度
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$ s0 U" I7 l; t7 n' V$ O! \6 S6 @ 由此可見，噴氣發(fā)動機的推進效率由排氣速度和飛行速度的比值決定，比值越大，推進效率越低。9 v) \9 R+ y9 X4 I5 T$ C
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渦輪風扇發(fā)動機的涵道比 " C7 C6 c9 s' S! X+ t
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在結構上，通常將噴氣發(fā)動機的壓氣機、燃燒室和渦輪叫做核心發(fā)動機或燃氣發(fā)生器。" A0 X! k$ c0 _
2 \. A9 ~( C9 y! i9 o 當空氣流經(jīng)渦輪風扇發(fā)動機的前端風扇后，分為兩個部分：一部分氣流進入燃氣發(fā)生器，叫做內涵道；另一部分從燃氣發(fā)生器的外圍通過，稱為外涵道。外涵道與內涵道的流量之比，叫做涵道比，也叫流量比。
% ]6 }: g7 C5 f4 U3 X/ S- j2 m沖壓噴氣發(fā)動機 $ p# K0 H4 G6 R
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7 \8 P& U$ y& ~" M" L# Q 沖壓噴氣發(fā)動機是一種利用迎面氣流進入發(fā)動機后減速，使空氣提高靜壓的一種空氣噴氣發(fā)動機。它通常由進氣道（又稱擴壓器）、燃燒室、推進噴管三部組成。沖壓發(fā)動機沒有壓氣機（也就不需要燃氣渦輪），所以又稱為不帶壓氣機的空氣噴氣發(fā)動機。
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這種發(fā)動機壓縮空氣的方法，是靠飛行器高速飛行時的相對氣流進入發(fā)動機進氣道中減速，將動能轉變成壓力能（例如進氣速度為3倍音速時，理論上可使空氣壓力提高37倍）。沖壓發(fā)動機的工作時，高速氣流迎面向發(fā)動機吹來，在進氣道內擴張減速，氣壓和溫度升高后進入燃燒室與燃油（一般為煤油）混合燃燒，將溫度提高到2000一2200℃甚至更高，高溫燃氣隨后經(jīng)推進噴管膨脹加速，由噴口高速排出而產(chǎn)生推力。沖壓發(fā)動機的推力與進氣速度有關，如進氣速度為3倍音速時，在地面產(chǎn)生的靜推力可以超過2OO千牛。
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1 |. S2 E# X- x, C& E( P 沖壓發(fā)動機的構造簡單、重量輕、推重比大、成本低。但因沒有壓氣機，不能在靜止的條件下起動，所以不宜作為普通飛機的動力裝置，而常與別的發(fā)動機配合使用，成為組合式動力裝置。如沖壓發(fā)動機與火箭發(fā)動機組合，沖壓發(fā)動機與渦噴發(fā)動機或渦扇發(fā)動機組合等。安裝組合式動力裝置的飛行器，在起飛時開動火箭發(fā)動機、渦噴或渦扇發(fā)動機，待飛行速度足夠使沖壓發(fā)動機正常工作的時，再使用沖壓發(fā)動機而關閉與之配合工作的發(fā)動機；在著陸階段，當飛行器的飛行速度降低至沖壓發(fā)動機不能正常工作時，又重新起動與之配合的發(fā)動機。如果沖壓發(fā)動機作為飛行器的動力裝置單獨使用時，則這種飛行器必須由其他飛行器攜帶至空中并具有一定速度時，才能將沖壓發(fā)動機起動后投放。沖壓發(fā)動機或組合式?jīng)_壓發(fā)動機一般用于導彈和超音速或亞音速靶機上。按應用范圍劃分，沖壓發(fā)動機分為亞音速、超音速、高超音速三類。8 ]$ `% N+ {3 [ s" H
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一、亞音速沖壓發(fā)動機6 @3 w7 B( T4 g Z$ m0 j
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亞音速沖壓發(fā)動機使用擴散形進氣道和收斂形噴管，以航空煤油為燃料。飛行時增壓比不超過 1.89，飛行馬赫數(shù)小于 O.5時一般不能正常工作。亞音速沖壓發(fā)動機用在亞音速航空器上，如亞音速靶機。2 ]' [/ a9 z& W; Q# {3 m4 o
2 ]0 ~7 {9 r9 o7 l1 g1 `/ y 二、超音速沖壓發(fā)動機
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超音速沖壓發(fā)動機采用超音速進氣道（燃燒室入口為亞音速氣流）和收斂形或收斂擴散形噴管，用航空煤油或烴類燃料。超音速沖壓發(fā)動機的推進速度為亞音速～6倍音速，用于超音速靶機和地對空導彈（一般與固體火箭發(fā)動機相配合）。
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三、高超音速沖壓發(fā)動機, j5 i' y: ~4 P, u- [/ F% s1 z8 K' D9 f
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這種發(fā)動機燃燒在超音速下進行，使用碳氫燃料或液氫燃料，飛行馬赫數(shù)高達5～16，目前高超音速沖壓發(fā)動機正處于研制之中。 由于超音速沖壓發(fā)動機的燃燒室入口為亞音速氣流，也有將前兩類發(fā)動機統(tǒng)稱為亞音速沖壓發(fā)動機，而將第三種發(fā)動機稱為超音速沖壓發(fā)動機。 6 q0 }- B/ t9 C; j6 n
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樓主: gll123
發(fā)表于 2014-12-6 08:44:29
