飞机发动机原理——冲压喷气发动机
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战斗机的喷气动力学原理战斗机的喷气动力学原理是指通过喷射高速气流产生推力,从而使飞机前进的原理。
下面我将详细介绍战斗机的喷气动力学原理。
1. 喷气发动机:战斗机使用的喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高速气体,然后将气体排出飞机尾部。
这些燃烧产生的高温高速气体通过喷嘴喷出,产生的反作用力推动飞机向前飞行。
2. 冲力原理:依据牛顿第三定律,喷射高速气流产生的推力与反作用力相等但方向相反。
当高速气流喷出飞机尾部时,产生的反作用力将推动飞机向前运动。
由于喷射气流速度非常高,反作用力也会非常大,使得飞机加速向前,产生飞行推力。
3. 动力装置:战斗机的主要动力装置是喷气发动机,发动机通常由压气机、燃烧室和喷射喉组成。
压气机将气体压缩后进入燃烧室,与燃料混合燃烧产生高温高速气体。
然后,喷射喉将高温高速气体喷出,形成高速喷射气流,从而产生推力。
4. 推力向量控制:战斗机可以通过改变喷气发动机喷口的方向来控制飞机的飞行方向。
通过改变喷口的角度,可以产生不同方向的推力,从而实现飞机的升降、俯仰、滚转等动作。
这种推力向量控制技术使得飞机具备卓越的机动性能,能够进行各种战术动作。
5. 气动布局设计:战斗机的气动布局设计也对喷气动力学起着重要的作用。
通过减小飞机的阻力和提高升力,可以最大限度地提高飞机的速度和机动性。
战斗机通常采用流线型的机身设计,并配备有可收放机翼、襟翼、腹板等气动辅助装置,以提高飞机的气动性能。
综上所述,战斗机的喷气动力学原理主要是利用喷气发动机通过喷射高速气流产生推力,从而推动飞机向前飞行。
同时,喷气发动机的推力向量控制和气动布局设计也对战斗机的飞行性能起到重要的影响。
这些原理的应用使得战斗机具备了高速、机动性好的特点,成为现代空战中不可或缺的重要武器。
喷气发动机工作原理
喷气发动机(Jet Engine)是一种以气体为工作介质的发动机,它通过将某种气体或流体以高速喷射的形式,产生推力来驱动飞机前进。
喷气发动机的工作原理如下:
1. 入口处的气体经过压缩机吸入,气体在压缩机中经过压缩和热量传递,被压缩到较高的温度、压力。
2. 热量来源:可以是燃料燃烧的热量,也可以是从其它部件传递过来的热量,比如Turbine(涡轮)。
3. 气体经过燃烧室,燃烧后,温度和压力都进一步上升,并形成高速热气流。
4. 热气流经过推进叶片(turbine blades),将推力转化为动能,然后流入尾管,以此产生推力,推动飞机前进。
5. 尾管内部热气流被推进叶片释放出去,热气流随着喷射速度而散去。
飞机发动机推力原理
飞机发动机推力原理:喷气式发动机产生推力的原理与螺旋桨不一样,但也有相似之外。
喷气发动机是从内部把气体不断排向后方,利用气体的反作用力产生推力。
与螺旋桨最大的不同是飞机上的喷气发动机不是把外面的空气向后排去而是将外部空气吸入内部以后,再由内向外将这些气体排出。
由此而产生的效果与前者是完全一样的。
在生活中也可见到类似的例子:如一只气球,封口突然漏了,气球会快速飞出去;海水中的墨斗鱼,肚子里装满了液体,遇到紧急情况,它迅速排出这些液体,就能闪电般地逃离险境。
用什么办法才能把气体源源不断地吸入到发动机内部,加热使其膨胀后再快速向后喷放出来?这是摆在科学家面前的一道技术难题。
喷气推进原理
喷气推进原理是喷气发动机(如喷气式飞机发动机)工作的基本原理。
以下是喷气推进原理的简要解释:
空气压缩:喷气发动机通过进气口将空气引入,并通过压缩系统将空气压缩至较高的压力。
这个过程类似于一个压缩机,将大量空气压缩到相对较小的体积中。
燃烧:在喷气发动机的燃烧室中,将燃料(通常是喷气式飞机中的航空煤油)喷射进入高压的压缩空气中。
燃料与空气混合并点燃,产生高温、高压的燃烧气体。
推力产生:燃烧气体的高压和高温使其膨胀,通过喷嘴以高速喷出。
根据牛顿第三定律,喷出的气体产生反作用力,即产生了推力。
喷气发动机通过喷出的高速气流产生推力,推动飞机或其他运输工具前进。
动力输出:推力通过引擎的尾喷管或喷嘴以高速排出,产生了向后的动力输出,推动飞机前进。
关键点是,喷气推进原理基于牛顿第三定律:对于每个作用力都存在一个相等大小但方向相反的反作用力。
喷气发动机利用燃烧气体的高速喷射,产生了向后的反作用力,从而产生了推力,推动飞机向前运动。
这种原理在喷气式飞机和其他类似的喷气推进系统中得到广泛应用。
喷气发动机工作原理
喷气发动机是一种可以把液体燃料和气体空气混合和燃烧以产生动力的发动机。
它是一种高效率的发动机,可以产生大量的动力,使飞机可以达到高速飞行的能力。
喷气发动机的工作原理主要是利用空气的压力来将液体燃料和气体空气混合,然后把它们燃烧,产生大量的能量,从而推动飞机前进。
空气被进入发动机后,它会被通过压缩机压缩,压缩的空气温度会上升,从而使液体燃料更易混合并燃烧。
随后将混合的燃料空气放入燃烧室,以极高的温度和压力燃烧,产生大量的气体流动,这些气体流动会经过推力矢量向后方排出,从而产生前进的动力。
另外,喷气发动机还有一种高效的燃料喷射系统,可以将燃料以高压喷射到燃烧室中,以提高发动机的效率。
喷射系统可以把燃料喷射成细小的雾状,以充分混合和燃烧,从而获得更多的能量。
喷气发动机的火焰温度比其他发动机要高,可以让飞机飞得更快,更高。
它的发动机也有自动控制系统,可以自动调节发动机的温度和压力,以获得最佳效果。
总之,喷气发动机是一种高效率的发动机,可以产生大量的动力,使飞机可以达到高速飞行的能力。
它的燃烧效果比其他发动机更高,也有自动控制系统,使发动机性能更加稳定,以提高飞行的安全性。
飞机发动机的工作原理
飞机发动机运作的基本原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体,进而推动飞机进行前进。
下面将详细介绍飞机发动机的工作原理。
1. 空气进气:飞机发动机通过进气口将大量的空气引入内部。
进气口通常位于飞机前部,它利用机身运动时的动压差将空气压缩供给发动机。
2. 压缩空气:进入发动机后,空气会通过多级压气机进行压缩。
压气机通常由多个旋转叶片组成,通过不断旋转将空气压缩至更高的压力。
3. 燃料喷射:在空气被压缩之后,燃料会被喷射到空气中。
燃料进入燃烧室后与压缩空气混合并点燃,形成燃烧的高温高压气体。
4. 燃烧与膨胀:燃烧产生的高温高压气体会快速膨胀,从而推动发动机内部的部件运动。
在内部的如涡轮等部件会旋转,从而传递动力给飞机的其他部件。
5. 尾喷口排气:经过燃烧与膨胀之后,气体会通过尾喷口迅速排出。
排气流的产生和排出会产生反冲力,推动飞机向前移动。
需要注意的是,不同类型的飞机发动机会有一些细节上的变化,例如涡轮喷气发动机和涡桨发动机。
但总体而言,以上这些步骤构成了飞机发动机的基本工作原理。
喷气飞机的原理
喷气飞机是利用喷气推进原理进行飞行的飞行器。
喷气推进原理是指通过燃烧燃料产生高温高压气体,然后将这些气体喷出高速流出口,产生反作用力推动飞机飞行。
喷气飞机的推进系统主要包括发动机和喷管。
发动机是喷气飞机的核心部件,其燃烧室内燃料与空气混合并燃烧,释放出高温高压气体。
这些气体经过涡轮机的作用,驱动压气机旋转,从而压缩进入燃烧室的空气,形成更高的温压,并继续推动涡轮机的旋转。
然后,高温高压气体通过喷嘴进入喷管,在喷管内扩张加速,产生高速喷气流。
喷气飞机的喷气流具有速度大、推力大的特点,通过将喷气流与周围空气相接触,产生反作用力,从而推动飞机向前飞行。
喷气飞机的机身结构和机翼设计都有助于减少空气阻力,提高飞行效率。
此外,喷气飞机还配备了辅助系统,如起落架、操纵系统、导航系统等,以确保飞机的安全与功能完善。
总的来说,喷气飞机的原理是利用喷气推进原理,通过燃烧产生高温高压气体,将其喷出高速喷气流来推动飞机飞行。
航空发动机用的是什么原理航空发动机是一种将燃料燃烧产生的能量转化为推力的装置。
它是飞机的动力来源,使得飞机能够在空中飞行。
航空发动机的工作原理可以分为内燃机和外燃机两种类型。
内燃机是航空发动机的主要类型,它利用燃料的燃烧产生高温高压气体,通过喷射出来的气流产生推力。
内燃机又可分为喷气式发动机和涡轮螺旋桨发动机两种。
喷气式发动机是最常见的航空发动机类型之一。
它的工作原理基于牛顿第三定律,即每个作用力都有一个相等大小但方向相反的反作用力。
喷气式发动机通过将燃料燃烧产生的高温高压气体喷射出来,产生一个向后的推力,从而推动飞机向前飞行。
喷气式发动机的核心部分是燃烧室和喷嘴。
燃烧室中的燃料与空气混合并燃烧,产生高温高压气体。
然后,这些气体通过喷嘴喷射出来,产生一个向后的喷气流,从而产生推力。
喷气式发动机的推力大小取决于喷气流的速度和质量流量。
涡轮螺旋桨发动机是另一种常见的内燃机类型。
它的工作原理基于涡轮增压和螺旋桨推力的结合。
涡轮螺旋桨发动机包括一个涡轮和一个螺旋桨。
燃料燃烧产生的高温高压气体通过涡轮驱动涡轮叶片旋转,从而产生压缩空气。
然后,这些压缩空气通过喷嘴喷射到螺旋桨上,使螺旋桨旋转并产生推力。
涡轮螺旋桨发动机的推力大小取决于喷射出来的气流速度和螺旋桨的旋转速度。
外燃机是航空发动机的另一种类型,它利用燃料的燃烧产生的高温高压气体直接推动飞机。
外燃机的工作原理类似于内燃机,但燃烧室和喷嘴之间没有涡轮。
外燃机的推力大小取决于燃烧室中燃料的燃烧速度和燃烧产生的气体压力。
总的来说,航空发动机的工作原理是通过燃料的燃烧产生高温高压气体,然后利用喷射出来的气流或直接推动飞机,从而产生推力。
这种推力使得飞机能够克服空气阻力,实现飞行。
不同类型的航空发动机在工作原理上有所不同,但都是基于能量转化为推力的原理。
一、活塞式发动机航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合,在密闭的容器(气缸)内燃烧,膨胀作功的机械。
活塞式发动机必须带动螺旋桨,由螺旋桨产生推(拉)力。
所以,作为飞机的动力装置时,发动机与螺旋桨是不能分割的. 主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。
气缸是混合气(汽油和空气)进行燃烧的地方.气缸内容纳活塞作往复运动。
气缸头上装有点燃混合气的电火花塞(俗称电嘴),以及进、排气门。
发动机工作时气缸温度很高,所以气缸外壁上有许多散热片,用以扩大散热面积.气缸在发动机壳体(机匣)上的排列形式多为星形或V形。
常见的星形发动机有5个、7个、9 个、14个、18个或24个气缸不等。
在单缸容积相同的情况下,气缸数目越多发动机功率越大。
活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动,并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动.连杆用来连接活塞和曲轴。
曲轴是发动机输出功率的部件。
曲轴转动时,通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。
除此而外,曲轴还要带动一些附件(如各种油泵、发电机等)。
气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。
二、涡轮喷气发动机在第二次世界大战以前,所有的飞机都采用活塞式发动机作为飞机的动力,这种发动机本身并不能产生向前的动力,而是需要驱动一副螺旋桨,使螺旋桨在空气中旋转,以此推动飞机前进。
这种活塞式发动机+螺旋桨的组合一直是飞机固定的推进模式,很少有人提出过质疑. 到了三十年代末,尤其是在二战中,由于战争的需要,飞机的性能得到了迅猛的发展,飞行速度达到700-800公里每小时,高度达到了10000米以上,但人们突然发现,螺旋桨飞机似乎达到了极限,尽管工程师们将发动机的功率越提越高,从1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飞机的速度仍没有明显的提高,发动机明显感到“有劲使不上"。
问题就出在螺旋桨上,当飞机的速度达到800公里每小时,由于螺旋桨始终在高速旋转,桨尖部分实际上已接近了音速,这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨的效率急剧下降,推力下降,同时,由于螺旋桨的迎风面积较大,带来的阻力也较大,而且,随着飞行高度的上升,大气变稀薄,活塞式发动机的功率也会急剧下降。
航空发动机工作原理航空发动机是现代飞机的核心动力装置,其工作原理直接关系到飞机的性能和安全。
本文将介绍航空发动机的工作原理,包括喷气发动机和涡扇发动机两种常见类型。
一、喷气发动机喷气发动机是一种将空气和燃料混合后通过喷嘴高速喷出,产生反作用力推动飞机前进的发动机。
其工作原理可以分为四个步骤:进气、压缩、燃烧和喷射。
首先是进气阶段,喷气发动机通过进气口将大量空气引入发动机内部。
进气口通常位于飞机机身前部,利用飞机的高速飞行将空气压缩并送入发动机。
进入发动机后,空气经过滤网和增压器等设备进行处理,以确保进入发动机的空气质量和压力。
接下来是压缩阶段,进入发动机的空气经过压气机的作用被压缩。
压气机是由一系列叶片组成的转子,通过高速旋转将空气压缩,提高空气密度和压力。
压缩后的空气进一步增加了能量和温度。
然后是燃烧阶段,压缩后的空气进入燃烧室,与喷入的燃料混合并点燃。
燃料通常是航空煤油或喷气燃料,通过喷嘴喷入燃烧室,与空气充分混合后被点燃。
燃烧产生的高温高压气体膨胀后,推动涡轮转子高速旋转。
最后是喷射阶段,燃烧后的气体通过喷气口高速喷出,产生反作用力推动飞机前进。
喷气口位于发动机尾部,喷气的高速流动产生的反作用力推动了飞机向前。
同时,喷气口的形状和方向可以通过调整来改变推力的大小和方向,以满足飞机的操纵需求。
二、涡扇发动机涡扇发动机是一种基于喷气发动机的改进型号,通过在喷气发动机中增加一个风扇来提供更大的推力。
其工作原理可以简单描述为将一部分空气绕过燃烧室直接排出,形成较大的推力。
涡扇发动机的工作原理与喷气发动机类似,但在压缩阶段增加了一个风扇。
风扇位于发动机前部,由一个或多个叶片组成,通过高速旋转将大量空气吸入并推出。
这些空气绕过燃烧室,直接排出发动机,形成高速喷射的气流,产生更大的推力。
涡扇发动机相比喷气发动机具有更高的推力和燃油效率,适用于大型商用飞机和军用飞机。
同时,涡扇发动机的噪音和排放也相对较低,符合环保要求。
喷气式飞机工作原理喷气式飞机是一种具有高速、高效的航空交通工具,它的工作原理基于涡轮喷气发动机。
本文将详细介绍喷气式飞机的工作原理,从发动机、推力、空气动力学等方面进行探讨。
一、涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机是喷气式飞机的核心部件,它是将航空煤油转化为推力的关键设备。
涡轮喷气发动机由压气机、燃烧室、涡轮以及喷嘴等组成。
压气机通过对进气空气进行压缩,提高其温度和压力,然后将高压空气送入燃烧室。
燃烧室中混合燃油和空气进行燃烧,产生高温高压的燃气。
燃气经过涡轮驱动压气机转子旋转,使压气机继续压缩进气空气。
最后,将高速高温的燃气通过喷嘴排出,形成推力。
二、推力的产生喷气式飞机的推力来源于喷气式发动机喷出的高速气流,根据牛顿第三定律,喷出气流的反作用力形成了推力。
这一过程遵循了质量守恒和动量守恒的基本原理。
当燃气通过喷嘴排出时,由于气流速度的增大,燃气的动能增加,从而产生的动量也相应增加。
根据动能定理,喷出气流的动能增加,将导致其反作用力增加,即喷气推力增大。
喷气式飞机通过调节喷气流的速度和质量,控制推力的大小。
三、空气动力学喷气式飞机的飞行受到空气动力学的影响,主要包括升力和阻力的产生。
升力使飞机能够克服重力而得以升空,而阻力则是飞机前进时要克服的阻碍力。
升力是通过机翼产生的,机翼的上表面比下表面凸起,空气在上表面流动时产生向下的压力,而在下表面流动时产生向上的压力,这种压力差产生了升力。
飞机可以调节机翼的攻角和速度来控制升力的大小。
阻力是飞机前进时所受到的阻碍力,主要包括气动阻力、重力阻力和滑行阻力等。
飞机通过减小阻力,提高飞行速度来提高效率。
四、飞行过程喷气式飞机的飞行过程可以分为起飞、巡航、下降和着陆等阶段。
在起飞阶段,喷气式发动机提供足够的推力,使飞机加速并脱离地面。
在巡航阶段,飞机保持一定的速度和高度飞行。
在下降和着陆阶段,飞机逐渐减小速度,并通过改变机身姿态来控制下降和着陆。
总结:喷气式飞机的工作原理基于涡轮喷气发动机,通过对空气的压缩、燃烧和喷射产生推力。
喷气发动机的工作原理简介喷气发动机是现代航空的重要组成部分,使飞机能够达到惊人的速度和高度。
本文将深入探讨喷气发动机的内部工作原理,探索其关键组件和实现工作的过程。
涡扇发动机概述大多数喷气动力飞机采用一种称为涡扇发动机的引擎类型。
可以将涡扇发动机想象为一种先进的推进系统,它位于称为扩散器的类似导管的结构内,并由气体发生器驱动。
喷气发动机的核心是一个产生高压气体驱动涡轮的气体发生器。
发动机由压缩机、燃烧室和涡轮三个主要部分组成。
压缩机:建立高压空气压缩机将进气空气压缩,产生比发动机尺寸更强大的燃烧反应所需的高度压缩空气。
当空气进入缩小的腔室时,它被压缩。
压缩机的每个级别由旋转的转子和连接到核心外壳的一环定子叶片组成。
转子叶片将空气向压缩机推送,产生旋涡气流。
定子叶片减慢旋转运动,进一步增加压力。
压缩机通常由四个低压级和十个高压级组成。
燃烧室:点燃燃料来自压缩机的压缩空气与燃料混合后进入燃烧室,点燃后释放出高能气体。
图示为圆筒形燃烧室。
压缩空气进入进气喷嘴,每个喷嘴都有一个燃料喷射器,将燃料和空气混合后使其产生旋转运动,改善它们的混合。
几个点火器,类似于汽车的火花塞,点燃混合物,反应在燃烧室的环形环上均匀发生。
只要有稳定的空气和燃料供应,燃烧过程将持续进行。
涡轮:利用废气动力位于喷气发动机后部的涡轮由来自燃烧室的排气气体驱动旋转。
大部分涡轮的动力用于驱动发动机的风扇,而较小部分则提供给压缩机级数。
涡轮叶片承受的温度,一些压缩机空气用于冷却。
采用各种涂层以促进此过程。
排气锥旨在将出口流量结合并加速,提供推力,并保护发动机的精密部件。
喷气发动机的演变:从涡喷到涡扇早期的喷气发动机被称为涡喷,将所有进气空气引导到核心中。
然而,现代喷气发动机(如涡扇)只将一部分空气引导到核心中,或者利用气体发生器,其中产生的能量驱动一个专门设计的风扇。
同样,风扇可以被视为导管内的高科技推进系统。
绕过核心的空气被称为旁通气。
波音飞机的动力原理和特点波音飞机是世界上最知名的商用飞机制造商之一,其飞机的动力原理和特点是其卓越性能和创新技术的体现。
波音飞机采用了喷气式动力系统,具有许多独特的特点。
首先,波音飞机的动力原理是基于喷气发动机的工作原理。
喷气发动机是一种利用空气压缩、燃烧燃料以产生高温高压气流,从而产生推力的动力装置。
波音飞机通常采用涡轮风扇发动机,这种发动机结构上有一个外罩,内部有一个压缩机和一个涡轮。
压缩机将进气进行压缩,经过燃烧室燃烧燃料,产生高温高压气流,然后通过涡轮的旋转来推动压缩机,使其具有持续供气能力,同时也带动涡轮风扇产生推力。
涡轮风扇的高速旋转可以将大量的空气吸入,产生强大的推力,从而推动飞机飞行。
其次,波音飞机的动力特点是具有高效经济的特点。
喷气发动机的效率相对较高,吸入和排出气流的速度较大,推力较强。
相对于其他动力装置(如螺旋桨发动机),喷气发动机的推力比较大,可以使飞机以较高的速度飞行,适合长途飞行。
此外,波音飞机的动力特点还包括减少噪音和环境污染。
波音公司非常注重环保和减少噪音的研发和改进。
波音飞机采用了一系列技术,如高效发动机设计、隔音材料的使用、尾流消散装置等,以减少发动机噪音和尾迹,降低环境污染和城市越飞噪音带来的影响。
此外,波音飞机的动力系统还具有多个发动机的特点。
波音747等大型客机通常配置四个发动机,而波音737等小型客机通常配置两个发动机。
多个发动机可提供足够的推力来支撑飞机的起飞和飞行。
此外,多个发动机还可以提高飞机的安全性。
即使一个发动机出现故障,剩余的发动机仍可维持飞机的飞行和安全。
总之,波音飞机的动力原理是基于喷气式发动机的工作原理,采用涡轮风扇发动机技术,具有高效经济、减少噪音和环境污染以及多发动机配置等特点。
这些特点使得波音飞机在商业航空领域具有竞争优势,并成为全球最受欢迎的商用飞机制造商之一。
飞机引擎工作原理飞机引擎是飞机进行推进的重要部件,其工作原理复杂而精巧。
本文将为您详细介绍飞机引擎的工作原理,帮助您进一步了解飞机的运行机制。
一、涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机是目前大多数飞机使用的引擎类型,其工作原理基本可分为以下几个步骤:1. 压气机:飞机起飞时,飞机引擎会先通过压气机将外部空气吸入,并提高其压缩比。
压缩后的空气经过压气机后会变得更加密集和高压。
2. 燃烧室:经过压缩的空气会进入燃烧室,然后喷入燃料,经过点火系统着火。
燃烧燃油会产生高温高压的气体。
3. 高压涡轮:燃烧后的高温高压气体通过涡轮喷气发动机的高压涡轮,使涡轮快速旋转。
4. 低压涡轮:高温高压气体从高压涡轮流经低压涡轮,继续推动涡轮旋转。
5. 喷口:涡轮喷气发动机最终将产生的高速气流通过喷口排出,产生向后的推力,从而推动飞机前进。
二、涡轮螺旋桨发动机另一种常见的飞机引擎类型是涡轮螺旋桨发动机,其工作原理略有不同:1. 压气机:涡轮螺旋桨发动机同样通过压气机将外部空气吸入,并提高其压缩比。
2. 燃烧室:压缩后的空气经过燃烧室燃烧燃料,产生高温高压气体。
3. 高压涡轮:燃烧后的气体通过高压涡轮,推动涡轮旋转。
4. 低压涡轮:气体继续流经低压涡轮,从而继续推动涡轮旋转。
5. 传动系统:涡轮螺旋桨发动机的旋转动力会通过传动系统传递到螺旋桨,螺旋桨的旋转产生推力,推动飞机前进。
总结飞机引擎的工作原理主要是通过压气机将外部空气压缩后,燃烧燃料产生高温高压气体,再通过涡轮推动引擎旋转,最终产生推力推动飞机前进。
涡轮喷气发动机和涡轮螺旋桨发动机是目前常见的两种飞机引擎类型,它们分别适用于不同的飞行需求和飞机类型。
深入了解飞机引擎的工作原理有助于我们更好地理解飞机的运行机制,也为飞机设计和制造提供了重要的参考依据。
飞机发动机原理——冲压喷气发动机
2006年11月25日
冲压喷气发动机的诞生
早在1913年,法国工程师雷恩·洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得
专利。但当时没有相应的助推手段和相应材料,只停留在纸面上。1928年,德
国人保罗·施米特开始设计冲压式喷气发动机。最初研制出的冲压发动机寿命
短、振动大,根本无法在载人飞机上使用。于是1934年时,施米特和G·马德
林提出了以冲压发动机为动力的“飞行炸弹”,于1939年完成了原型。后来这
一设计就产生了纳粹德国的V-1巡航导弹。此外纳粹德国还曾试图将冲压喷气发
动机用在战斗机上。1941年,特劳恩飞机实验所主任、物理学家欧根·森格尔
博士在吕内堡野外进行了该类型发动机的试验,但最终未能产生具有实用意义的
发动机型号。
冲压喷气发动机的原理
冲压喷气发动机的核心在于“冲压”两字。
冲压发动机由进气道(也称扩压器)、燃烧室、推进喷管三部组成,比涡轮喷气
发动机简单得多。冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。这
一过程不需要高速旋转的复杂的压气机,是冲压喷气发动机最大的优势所在。进
气速度为3倍音速时,理论上可使空气压力提高37倍,效率很高。高速气流经
扩张减速,气压和温度升高后,进入燃烧室与燃油混合燃烧。燃烧后温度为2000
一2200℃,甚至更高,经膨胀加速,由喷口高速排出,产生推力。因此,冲压
发动机的推力与进气速度有关。以3倍音速进气时,在地面产生的静推力可高达
200千牛。
冲压喷气发动机原理图
冲压喷气发动机与其他推进方式结合后,衍生了多种有特色的发
动机,如火箭/冲压组合发动机、整体式火箭冲压发动机等。
冲压喷气发动机目前分为亚音速、超音速、高超音速三类。
亚音速冲压发动机
亚音速冲压发动机使用扩散形进气道和收敛形喷管,以航空煤油为燃料。飞
行时增压比不超过 1.89,飞行马赫数小于 0.5时一般不能正常工作。亚音速冲
压发动机用在亚音速航空器上,如亚音速靶机。
超音速冲压发动机
超音速冲压发动机采用超音速进气道(燃烧室入口为亚音速气
流)和收敛形或收敛扩散形喷管,用航空煤油或烃类燃料。超音速冲压发动机的
推进速度为亚音速~6倍音速,用于超音速靶机和地对空导弹(一般与固体火箭
发动机相配合)。
由于超音速冲压发动机的燃烧室入口为亚音速气流,也可称为亚音速冲压发动
机。
高超音速冲压发动机
这种发动机燃烧在超音速下进行,使用碳氢燃料或液氢燃料,飞
行马赫数高达5~16,目前高超音速冲压发动机正处于研制之中。
冲压喷气发动机的优缺点
冲压发动机的优势在于构造简单、重量轻、体积小、推重比大、成本低。简单的
说就是一个带燃油喷嘴和和点火装置的筒子。因此常用于无人机、靶机、导弹等
低成本或一次性的飞行器。同时由于推重比远大于其他类型的喷气发动机,非常
适合驱动高超音速飞行器,如空天飞机、先进反舰导弹等。
但冲压发动机没有压气机,就不能在地面静止情况下启动,所以不适合作为普通
飞机的动力装置。通常的解决方法是增加一个助推器,使飞行器获得一定的飞行
速度,然后再启动冲压发动机。最常见的助推器为火箭发动机。此外也可由其他
飞行器挂载仅装有冲压发动机的飞行器,飞行到一定速度后,再将仅用冲压发动
机的飞行器投放。
澳大利亚1993年研制的先进冲压发动机外形