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噴氣發(fā)動機(jī)是熱機(jī)的一種,。* _0 m- g* z; `+ m* A! M
1 m; Y+ S8 e% {* L 熱機(jī)是連續(xù)不斷地將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動力裝置。熱機(jī)的熱效率為輸出的機(jī)械能與輸入的熱能的比值。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,，這個(gè)比值應(yīng)小于1,。
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獲得機(jī)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(fù)到初始狀態(tài)，才能進(jìn)行下一次做功,，以獲得連續(xù)的機(jī)械能輸出,。右圖為一理想熱機(jī)循環(huán)，稱為卡諾循環(huán),�,？v坐標(biāo)為氣體溫度，橫坐標(biāo)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(zhuǎn)化為熱量q2 放出,，B-C和D-A過程相互抵消。( ~% ~4 m/ f& z' {1 ~; f' `
) f9 P( d. t0 p 因此,，一個(gè)循環(huán)的做功輸出：. Y, _* ^- E9 \9 E! m( A7 S& S
, G7 ^0 p! y3 V' D) ` W= q1 －q2
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即為陰影部分的面積,。那么，卡諾循環(huán)熱機(jī)的熱效率：
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n=W/ q1=1－T2/T1 V7 t! ~0 S0 R
8 X5 k6 X8 }* h; v; c 可見,，要提高卡諾熱機(jī)的熱效率,，應(yīng)該提高高溫?zé)嵩吹臏囟萒1，或降低低溫?zé)嵩吹臏囟萒2,。' w* z- W6 `4 e1 G
" o! h- o8 z/ x2 I 對于航空噴氣發(fā)動機(jī)來講,，雖然其循環(huán)并非嚴(yán)格卡諾循環(huán)，但這一原則同樣有效,。因?yàn)榘l(fā)動機(jī)的燃?xì)庵苯优诺娇諝庵�,，低溫�(zé)嵩礈囟群茈y降低，只有提高高溫?zé)嵩吹臏囟�,，即提高燃�(xì)鈴娜紵疫M(jìn)入到渦輪前的溫度,，這樣才能提高發(fā)動機(jī)的熱效率。3 @# h$ C; c9 V, L) M
噴氣發(fā)動機(jī)的推重比 ! D+ \: o$ H. c8 l3 q
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噴氣發(fā)動機(jī)的推力和發(fā)動機(jī)的凈重之比,，稱為發(fā)動機(jī)的推重比,。0 o6 T# f& O: H
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推重比是一個(gè)綜合性的性能指標(biāo)，它不僅體現(xiàn)噴氣發(fā)動機(jī)在氣動熱力循環(huán)方面的水平,，也體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)水平,。目前，高性能的加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的推重比可達(dá)8～10,。
* M0 z+ H2 \. _+ U推進(jìn)效率
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# I3 e# `% U. ^( J8 g 噴氣發(fā)動機(jī)既是發(fā)動機(jī)又是推進(jìn)器,，因此就存在一個(gè)推進(jìn)效率的問題,。所謂推進(jìn)效率，就是指發(fā)動機(jī)傳遞給飛行器的推進(jìn)功率與其產(chǎn)生的總機(jī)械功率之比,，即：; j+ R8 n. d O% K
# s" v( X O) l9 t; |: y6 n, `4 A 推進(jìn)效率 = 傳給飛行器的推進(jìn)功率 / 進(jìn)排氣的機(jī)械能之差
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% q, `# X- G. j8 u. W# W 根據(jù)計(jì)算可知,，發(fā)動機(jī)的推進(jìn)效率僅與進(jìn)氣速度（等于飛機(jī)飛行速度）和排氣速度有關(guān)： v7 E" D5 N/ ?0 ^* X) B$ W7 |
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' y* w. V) q' n/ O6 \5 Y. Q+ b推進(jìn)效率 =" j b8 s0 }% `: }- Z6 R! S% @3 b
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4 \$ @$ b% A B8 J- t1+排氣速度/進(jìn)氣速度8 d5 Q! V- ?, q5 x' D
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由此可見，噴氣發(fā)動機(jī)的推進(jìn)效率由排氣速度和飛行速度的比值決定,，比值越大,，推進(jìn)效率越低。0 M0 z. f- k, P% m' ]3 Z. `
% X9 ^1 ?/ l7 }8 ^1 o, W渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的涵道比
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在結(jié)構(gòu)上,，通常將噴氣發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī),、燃燒室和渦輪叫做核心發(fā)動機(jī)或燃?xì)獍l(fā)生器。0 t( V- i! X+ m: h
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當(dāng)空氣流經(jīng)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的前端風(fēng)扇后,，分為兩個(gè)部分：一部分氣流進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)生器,，叫做內(nèi)涵道；另一部分從燃?xì)獍l(fā)生器的外圍通過,，稱為外涵道,。外涵道與內(nèi)涵道的流量之比,，叫做涵道比,，也叫流量比。
: G3 h& q- d- T* _9 x4 K) m沖壓噴氣發(fā)動機(jī)
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沖壓噴氣發(fā)動機(jī)是一種利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)后減速,，使空氣提高靜壓的一種空氣噴氣發(fā)動機(jī),。它通常由進(jìn)氣道（又稱擴(kuò)壓器）、燃燒室,、推進(jìn)噴管三部組成,。沖壓發(fā)動機(jī)沒有壓氣機(jī)（也就不需要燃?xì)鉁u輪），所以又稱為不帶壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動機(jī),。
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這種發(fā)動機(jī)壓縮空氣的方法,，是靠飛行器高速飛行時(shí)的相對氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道中減速，將動能轉(zhuǎn)變成壓力能（例如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),，理論上可使空氣壓力提高37倍）,。沖壓發(fā)動機(jī)的工作時(shí)，高速氣流迎面向發(fā)動機(jī)吹來,，在進(jìn)氣道內(nèi)擴(kuò)張減速,，氣壓和溫度升高后進(jìn)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?xì)怆S后經(jīng)推進(jìn)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(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān),，如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),，在地面產(chǎn)生的靜推力可以超過2OO千牛,。0 g& b! X$ ?1 k; h3 q4 Q* e/ \: D
; v x K2 E9 K7 }8 r* d 沖壓發(fā)動機(jī)的構(gòu)造簡單、重量輕,、推重比大,、成本低。但因沒有壓氣機(jī),，不能在靜止的條件下起動,，所以不宜作為普通飛機(jī)的動力裝置，而常與別的發(fā)動機(jī)配合使用,，成為組合式動力裝置,。如沖壓發(fā)動機(jī)與火箭發(fā)動機(jī)組合，沖壓發(fā)動機(jī)與渦噴發(fā)動機(jī)或渦扇發(fā)動機(jī)組合等,。安裝組合式動力裝置的飛行器,，在起飛時(shí)開動火箭發(fā)動機(jī)、渦噴或渦扇發(fā)動機(jī),，待飛行速度足夠使沖壓發(fā)動機(jī)正常工作的時(shí),，再使用沖壓發(fā)動機(jī)而關(guān)閉與之配合工作的發(fā)動機(jī)；在著陸階段,，當(dāng)飛行器的飛行速度降低至沖壓發(fā)動機(jī)不能正常工作時(shí),，又重新起動與之配合的發(fā)動機(jī)。如果沖壓發(fā)動機(jī)作為飛行器的動力裝置單獨(dú)使用時(shí),，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(shí),，才能將沖壓發(fā)動機(jī)起動后投放。沖壓發(fā)動機(jī)或組合式?jīng)_壓發(fā)動機(jī)一般用于導(dǎo)彈和超音速或亞音速靶機(jī)上,。按應(yīng)用范圍劃分,，沖壓發(fā)動機(jī)分為亞音速、超音速,、高超音速三類,。
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一、亞音速沖壓發(fā)動機(jī)- r [- o9 T2 O* ~$ R
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亞音速沖壓發(fā)動機(jī)使用擴(kuò)散形進(jìn)氣道和收斂形噴管,，以航空煤油為燃料,。飛行時(shí)增壓比不超過 1.89，飛行馬赫數(shù)小于 O.5時(shí)一般不能正常工作,。亞音速沖壓發(fā)動機(jī)用在亞音速航空器上,，如亞音速靶機(jī)。
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" p* }$ v" I$ c+ W- V E9 d 二,、超音速沖壓發(fā)動機(jī)
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- g& k: R& t: t 超音速沖壓發(fā)動機(jī)采用超音速進(jìn)氣道（燃燒室入口為亞音速氣流）和收斂形或收斂擴(kuò)散形噴管,，用航空煤油或烴類燃料。超音速沖壓發(fā)動機(jī)的推進(jìn)速度為亞音速～6倍音速，用于超音速靶機(jī)和地對空導(dǎo)彈（一般與固體火箭發(fā)動機(jī)相配合）,。7 @; h& o& }0 i) Q: [
8 D1 d" h# x. D# e+ l+ @1 I 三,、高超音速沖壓發(fā)動機(jī)
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' I+ S& [0 B" q% P' h- y 這種發(fā)動機(jī)燃燒在超音速下進(jìn)行，使用碳?xì)淙剂匣蛞簹淙剂�,，飛行馬赫數(shù)高達(dá)5～16,，目前高超音速沖壓發(fā)動機(jī)正處于研制之中。 由于超音速沖壓發(fā)動機(jī)的燃燒室入口為亞音速氣流,，也有將前兩類發(fā)動機(jī)統(tǒng)稱為亞音速沖壓發(fā)動機(jī),，而將第三種發(fā)動機(jī)稱為超音速沖壓發(fā)動機(jī)。
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樓主: gll123
發(fā)表于 2014-12-6 08:44:29
