噴氣發(fā)動機是熱機的一種。# l, Q1 Y. | E0 _+ o( F
0 v; G/ v5 y6 u5 A9 S4 v* r( v 熱機是連續(xù)不斷地將熱能轉(zhuǎn)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(yīng)小于1,。
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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(fù)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(zhuǎn)化為熱量q2 放出,，B-C和D-A過程相互抵消,。1 z1 {4 m& E/ ~2 v$ o
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因此，一個循環(huán)的做功輸出：
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W= q1 －q2
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5 Q8 [) |% i. m2 m& V 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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' O$ M+ p6 }6 ^7 L* ], c; c n=W/ q1=1－T2/T1+ y2 D6 ~# \8 \% t2 ]* e
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可見，要提高卡諾熱機的熱效率,，應(yīng)該提高高溫熱源的溫度T1,，或降低低溫熱源的溫度T2。5 k$ ?. e7 _+ v8 \# g* [
3 x' W' R+ T a, C 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,。
. u V) ~8 j" ^& i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。4 i8 Y2 C# x2 q) O
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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(jié)構(gòu)方面的設(shè)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,。% s5 b+ _; I5 H7 c
推進效率
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$ R3 e# D2 b/ N4 I, A4 O& H 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：, X2 E9 ]( d" i$ A: x' H
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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(guān)：2 m( [5 z/ F3 K0 K' M
, c5 Z J" Z) O, u$ S- Y, t8 B/ y' Q
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推進效率 =
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9 f7 [4 b0 l2 m2 s/ B1+排氣速度/進氣速度
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- \7 M1 L( S: F5 u2 u. M 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,。7 {8 W7 n6 X% U( I% P$ ]* A1 H
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渦輪風扇發(fā)動機的涵道比 4 H& `6 m5 R1 m, @" m7 _
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8 G' V/ n7 d# o0 m: p& f% D 在結(jié)構(gòu)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,。0 _0 a5 f \; `0 S7 B
8 G" |) B0 x+ ~4 N6 @ 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(nèi)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(nèi)涵道的流量之比，叫做涵道比,，也叫流量比,。; V1 c8 H1 q* A1 J
沖壓噴氣發(fā)動機 . t* ~9 [0 e4 A% B- @) t
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1 t! x0 t/ o7 u& K 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,。- h! `8 E" I; h. X
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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(zhuǎn)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(nèi)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(guān),，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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沖壓發(fā)動機的構(gòu)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(guān)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(dǎo)彈和超音速或亞音速靶機上,。按應(yīng)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。
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一,、亞音速沖壓發(fā)動機
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L3 [$ C0 {; c 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,。: ~: C0 z' B0 H3 C9 c( T
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二,、超音速沖壓發(fā)動機. @/ I" @/ T- G$ C
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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(dǎo)彈（一般與固體火箭發(fā)動機相配合）。
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, f; h5 k; d3 f7 z2 [: ^- ? 三,、高超音速沖壓發(fā)動機' |! S- l/ [% x2 J' S
7 u/ p1 Z! Z. v: r* S+ Y 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,。
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樓主: gll123
發(fā)表于 2014-12-6 08:44:29
