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浅谈涡扇喷气发动机的基本构造和工作原理涡扇喷气发动机主要由压气机、燃烧室、涡轮、喷管几大部分构成。
涡扇发动机上的压气机一般是轴流式压气机，它是涡扇发动机上的核心部件之一。
轴流式压气机由多级风扇构成，每一级都能产生增压作用，各级风扇产生的增压比的乘积就是整个压气机的总增压比值。
和离心式压气机相比，轴流式压气机有体积小、流量大、单位效率高的优点。
涡扇发动机使用双转子结构，目的就是提高压气机的效率。
因为压气机效率的高低直接影响发动机的功率大小。
一般来讲风扇级数多，产生的总增压比就越高。
但是这样一来，就会增大发动机的体积和重量，大大降低发动机的推重比。
为了提高压气机的总增压比值，人们只能想方设法去提高风扇的单级增压比。
随着压气机的增压比越来越高，压气机可能会出现振喘，压气机出口温度会大大升高。
这样防振喘和防热的问题又凸显出来。
就要求我们去研制耐高温的材料，和解决压气机的振喘问题。
现在一般使用新型的耐高温钛合金，一是重量轻，二是强度大，耐高温性能好。
解决振喘问题就困难许多。
振喘是发动机的一种不正常的工作状态，它是由压气机内的空气流量、流速、压力的空然变化而引发的。
飞机进行加速、减速时，当飞机发动机进入异物时，都极有可能引起发动机振喘。
人们利用调整风扇叶片间距，改进叶片的弯曲弧度，提高叶片的光洁度，采用整流叶片等方法来降低发动机的振喘，但直到现在人们还没有彻底解决这一问题。
为防止振喘的出现，现在也有在发动机的压气机上安装放气阀门的方法。
涡扇发动机通过燃烧室产生高压燃气，涡扇发动机一般使用环状燃烧室。
环形燃烧室的形状就像是一个同心圆，压缩空气与燃油在圆环中组织燃烧。
由于环形燃烧室不像环管燃烧室那样是由多个火焰筒所组成，环形燃烧室的燃烧室是一个整体，因此环形燃烧室的出口燃气场的温度要比环管形燃烧室的温度均匀，而且环形燃烧室所需的燃油喷嘴也要比环管燃烧室的要少一些。
均匀的温度场对直接承受高温燃气的燃气导流叶片的整体寿命是有好处的。
航空发动机的喷管工作原理及分类摘要：本文对喷管的作用及其原理进行了分析，除了比较常见的拉瓦尔喷管和亚声速喷管，本文还着重分析介绍了其他形式的喷管。
例如降噪喷管、推力矢量喷管、引射喷管等。
关键词：拉瓦尔喷管；降噪喷管；引射喷管喷管是涡喷和涡扇发动机排气系统的主要部件，其功用有两个方面，一是使高温、高压燃气的总焓有效地转化为燃气的动能；二是根据需要来改变发动机的工作状态以及改变推力的方向和大小。
混合器是混合排气式涡扇发动机所特有的部件，其功能是实现内外涵道气流的高效混合，为后续的加力燃烧室和喷管提供尽可能均匀的进气条件。
1 发动机对排气系统的要求及喷管的类型1.1对排气系统的要求为获得良好的发动机整机性能，对排气系统的要求主要有：（1）在各种飞行条件和发动机工作状态下，都能以最小的损失将燃气的焓转变为气体的动能。
（2）根据飞行需要有效地调节发动机的工作状态，并且外部阻力要小。
（3）有效地控制发动机推力的矢量（方向），满足垂直/短距起飞和高机动性能要求。
（4）能有效地抑制噪音和红外线辐射。
（5）结构简单，可靠性高，维修方便，寿命长。
1.2喷管的类型对喷管的分类有多种方法。
例如，根据设计状态下燃气在喷管中的膨胀程度，可分为亚声速喷管和超声速喷管两大类。
若根据喷管的几何尺寸是否可调，也可分为固定式喷管和可调式喷管。
若根据喷管的排气方向是否变化，有直喷式、反推式和推力矢量式喷管。
亚声速喷管的流道为收敛形。
它又包括几何固定式和几何可调式（主要是出口截面积可调）两种，分别称为固定式收敛喷管和可调式收敛喷管。
超声速喷管的流道为收敛-扩散形，又称为拉瓦尔喷管。
收敛-扩散形喷管也分为固定式和可调式两种，其中可调式指的是喷管的最小截面积（又称为喉道面积）和出口截面积均可调节。
除了收敛-扩散形喷管外，超声速喷管还有引射喷管、中心锥体式喷管等。
收敛形喷管和收敛-扩散形喷管一般都是轴对称的三维结构喷管。
但由于未来先进军用战斗机对机动性和隐身性能的需要，也有非轴对称喷管和二维结构喷管得到应用。
航空发动机尾喷管中文名称：尾喷管英文名称：nozzle相关技术：传统的收敛/扩张喷管；新型矢量喷管；操纵机构设计分类：发动机；尾喷管；定义与概念：尾喷管又称排气喷管、喷管或推力喷管。
它是喷气发动机中使高压燃气（或空气）膨胀加速并以高速排出发动机的部件。
国外概况：为了获得大的推力，排气必须具有很高的动能，这意味着具有很高的排气速度。
喷管前后的落压比控制膨胀过程。
当出口压力等于外界压力时，对于给定的发动机来说，就获得了最大得的推力。
尾喷管的功能可以概括如下：·以最下小的总压损失把气流加速到很高的速度；·使出口压力尽可能接近外界大气压力；·允许加力燃烧室工作不影响主发动机工作，这就需要采用可调面积喷管；·如果需要，可使涡扇发动机的核心气流与外涵气流混合；·如果需要，可使推力反向和/或转向；·如果需要，可抑制喷气噪声和红外辐射。
各种不同类型的尾喷管归结为两大类：一类为固定喷管，包括简单收敛喷管和高涵道比分开排气喷管；另一类为可调面积喷管，包括引射喷管、收敛-扩张喷管、塞式喷管以及各种不同类型的非轴对称喷管。
尾喷管类型的选择主要是根据发动机、飞机和任务的综合要求以及适当的权衡分析决定。
对尾喷管的研究主要集中在喷管的内特性和气动载荷两方面。
在喷管的内特性方面所考虑的是喷管的推力系数和流量系数随喷管的流动损失、漏气量、冷却空气损失和气流分离损失的变化，供发动机性能计算用。
在气动载荷研究方面，要估算作用在主喷管、副喷管调节和外鱼鳞片上的气动载荷，用于零件结构强度设计和作动系统设计。
在喷气发动机发展的初期，飞机大多是亚音速或低超音速的，此时一般采用固定的简单收敛喷管。
70年代，高涵道比涡扇发动机采用了分开排气喷管。
在早期的超音超音速飞机的涡喷发动机上采用引射喷管,允许不同流量的外部空气进入喷管,用以冷却,又使进气道与发动机流量匹配更好,底部阻力减小.随着飞行速度的提高，涡扇发动机装备了加力燃烧室，喷管落压比增大，研制出喉部和出口面积都可调的收敛-扩张喷管。
心脏的奥秘之航空发动机尾喷管的进化史（二）在很大程度上，喷管的形状决定着它的性能，所以喷管设计的基本问题，是如何用具有最小重量和最小热交换的喷管来获得最大推力。
在一般的设计过程中，工程师往往会先选定发动机的设计工作参数来设计用于特定马赫数和压力比的喷管，由于飞机的飞行包线越来越广，发动机的工况的变化范围也随之越来越大，这就要求喷管还应能够在较大的非设计高度和马赫数范围内工作；同时，作为一个工业产品，喷口又应尽可能设计的加工简单、成本低。
综合以上的这些设计要求，喷管虽然看似简单，设计起来可不是轻而易举的事情。
众所周知，任何的气动元件都会导致气体的流动损失。
喷管的流动损失主要来自两个方面。
首先是流动过程的损失，包括附面层和非设计工况的影响，虽然两者在喷管中往往需要复杂的微分方程来描述，但我们可以用一个很形象的例子来感受一下附面层的影响：拿一根长细管，努力吹气，感觉一下吹气的阻力；然后把吸管剪断一半再吹气，会发现阻力明显小了很多。
而非设计工况分为过度膨胀与不完全膨胀，其中前者可以理解成整个喷管需要额外获得能量完成气体的膨胀过程，而后者可以理解为气体的能量并没有完全释放给飞机。
由于牵扯太多的理论推导，关于这部分的内容本文不再详述，有兴趣的读着可以查阅有关气体动力学的书籍。
喷管与常规的气动管道最大的不同在于其中流动的是高温气体，而这个高温气体不同于汽轮机中的高温蒸汽亦或者斯特林发动机里的热空气，而是通过燃烧得来的燃气，这就使得导致航空燃气轮机的喷管效率下降的诸多因素中，有一个我们常常忽视的因素——化学平衡。
在燃烧室中，高温使大量燃烧产物离解成原子和自由基。
例如，在碳氢化合物-氧的燃烧产物中，包含有氢原子、氧原子、羟基和一氧化碳，所有这些成分都与主要燃烧产物——水和二氧化碳处于化学平衡状态。
离解过程所耗费的能量是靠降低气体温度而得到的。
当气体流过喷管时，静温和静压都有所下降。
温度的下降使原子和自由基又复合成稳定的分子，而压力的降低则阻碍这过程的进行。
发动机原理第2章第2章尾喷管的作用和结构尾喷管是发动机中一个重要的组成部分，它在发动机工作过程中发挥着很大的作用。
本章将详细介绍尾喷管的基本原理、结构以及其在发动机中的应用。
1.尾喷管的基本原理尾喷管是将燃烧产生的高温高压气体排放到外部环境中的装置。
其基本原理是通过高速喷气将燃气排出，从而产生反作用力推动飞机或船只向前运动。
尾喷管的原理可以归结为两个方面：热力原理和动量原理。
热力原理指的是燃烧产生的热能转化为气体的动能，从而推动飞机或船只前进。
动量原理则是根据牛顿第三定律，喷出的高速气流会产生反作用力，推动发动机及飞机运动。
2.尾喷管的结构尾喷管的结构主要包括燃烧室、喷嘴、扩散段和尾喷管舱等部分。
（1）燃烧室：燃烧室是尾喷管内部进行燃烧反应的区域。
燃烧室通常由燃烧器和燃料喷嘴组成，通过将燃料和空气混合并点燃，产生高温高压燃气。
（2）喷嘴：喷嘴是尾喷管中用于喷出燃气的装置。
喷嘴通常分为固定喷嘴和可变喷嘴两种形式。
固定喷嘴的喷口形状和尺寸是固定的，无法进行调节。
可变喷嘴则可以通过机械或电子控制来调节喷口的形状和尺寸，以适应不同工况下的需求。
（3）扩散段：扩散段是尾喷管内部用于扩大气流断面积的部分。
其作用是将高速燃气喷出后产生的压力和动能转化为速度，从而使尾喷管的排气速度更高。
（4）尾喷管舱：尾喷管舱是尾喷管的一个重要外壳部分，用于保护尾喷管结构，并将尾喷管内部的气流引导到外部环境中。
尾喷管舱的形状和材质各不相同，根据不同的应用和工况进行设计。
3.尾喷管的应用尾喷管在航空发动机和船用发动机中都有广泛的应用。
在航空发动机中，尾喷管是将燃气排放到大气中的主要装置。
它的排气速度、喷嘴形状和尺寸等参数对发动机输出推力、燃料效率和噪声都有着重要的影响。
尾喷管的设计需要充分考虑这些因素的平衡。
在船用发动机中，尾喷管的作用类似于航空发动机。
通过喷出高速气流推动船只前进，从而提高船只的速度和效率。
在一些船只上，尾喷管还可以用作推进和操纵船只的一种手段。
航空发动机尾喷管关键字：航空发动机尾喷管摘要：尾喷管又称排气喷管、喷管或推力喷管。
它是喷气发动机中使高压燃气（或空气）膨胀加速并以高速排出发动机的部件。
一、概述在航空燃气轮机上，尾喷管的功能是将从涡轮(或加力燃烧室)流出的燃气膨胀加速，将燃气中的一部分热焓转变为动能，从尾喷管高速喷出，产生反作用推力。
有的尾喷管还带有反推力装置，以缩短飞机着陆时的滑行距离；有的尾喷管还带有消音装置，以减少排气的噪声；有的尾喷管可以改变射流方向，称为矢量喷管，它可以使燃气射流向上下左右不同方向偏转一个可以操纵的角度，对飞机产生一个俯仰或左右偏转的力矩，便于在高速飞行中对飞机进行操纵和控制。
二、亚声喷管与超声喷管(Subsonic Nozzle and Supersonic Nozzle)根据尾喷管出口气流喷射速流的不同，可以分为亚声速喷管和超声速喷管两类。
亚声速喷管为收敛形喷管，超声速喷管为收敛扩张形喷管。
尾喷管的压力降(或称膨胀比)以进口截面的总压p5*与出口截面以外的外界大气压力p0之比来表示：能使尾喷管出口气流速度达到声速的膨胀比称为临界膨胀比，即（4.4-1) 式中k'──工质的比热比。
若燃气的比热比k'=1.33，则πe,cr=1.85。
涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机在地面工作时尾喷管的膨胀比根据发动机设计参数的不同可以在很大范围内变化，很多发动机πe在1.5～2.5范围内。
当发动机在超声速条件下飞行时，由于进气道的冲压增压，尾喷管的膨胀比将大得多。
下图给出了作用在收敛形尾喷管内外壁上压力的分布。
尾喷管外壁为均匀的外界大气压力p0，内壁的静压p则大于外界大气压力，随着气流在尾喷管内加速流动，静压下降，到尾喷管出口处，静压降至外界大气压。
当尾喷管的膨胀比达到或超过临界值以后，尾喷管出口最小截面处的气流速度达到声速。
在这种情况下尾喷管出口以外的压力变化不再影响尾喷管内的气体流动，也就不会影响发动机内部的工作。
尾部涡桨发动机工作原理
尾部涡桨发动机工作原理是利用旋转的涡桨来产生推力。
它包括一个主发动机和一个尾喷管。
在尾部涡桨发动机中，主发动机产生的推力通过喷气口排出，形成一个高速的喷流。
这个喷流会经过类似喷嘴的喷管，喷出在尾部涡桨发动机的尾部。
喷口的形状和喷气速度会产生一个倾斜的喷流。
尾部涡桨发动机中的涡桨位于喷流的倾斜喷流旁边。
当喷流冲击到涡桨的叶片上时，会使涡桨旋转起来。
涡桨通过旋转产生的离心力会将气体从后方抽入尾喷管，与喷出的喷流混合。
这个混合流会进一步加速并被喷出尾部。
通过将气体从尾部喷管抽入和推出的循环，尾部涡桨发动机能够获得更高的推力。
它的工作原理类似于喷气式发动机，但在这种发动机中，涡桨起到了加速和抽气的作用。
尾部涡桨发动机的优点是产生的噪音较小，并且尾部安装可以减少机翼和机身上的阻力。
这使得尾部涡桨发动机在飞机和直升机等航空器中得到了广泛应用。
