超聲速進(jìn)氣道的分類方法

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1、超聲速進(jìn)氣道的分類方法，優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍進(jìn)氣道的功用是把一定的高速氣流均勻地引入發(fā)動機(jī)，并滿足發(fā)動機(jī)在不同條件下所需求的空氣流量，同時氣流在其中減速增壓。對進(jìn)氣道的主要要求是：總壓恢復(fù)系數(shù)盡可能的高，阻力小，結(jié)構(gòu)簡單且重量輕。當(dāng)氣流以超聲速流入進(jìn)氣道時，超聲速氣流受到壓縮時必然要產(chǎn)生激波，而激波會引起較大的總壓損失，使氣流的做功能力下降。因此，在設(shè)計進(jìn)氣道時，如何組織進(jìn)氣道進(jìn)口前的激波系，降低進(jìn)氣道的總壓損失是非常重要的。超聲速氣流流經(jīng)錐體時便產(chǎn)生錐形激波，流經(jīng)楔形體時便產(chǎn)生平面斜激波?？諝鈬姎獍l(fā)動機(jī)所需空氣的

2、進(jìn)口和通道。進(jìn)氣道不僅供給發(fā)動機(jī)一定流量的空氣，而且進(jìn)氣流場要保證壓氣機(jī)和燃燒室正常工作。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)口流速的馬赫數(shù)約為0.4，對流場的不均勻性有嚴(yán)格限制。在飛行中，進(jìn)氣道要實現(xiàn)高速氣流的減速增壓，將氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋ｋS著飛行速度的增加，進(jìn)氣道的增壓作用越來越大，在超音速飛行時的增壓作用可大大超過壓氣機(jī)，所以超音速飛機(jī)進(jìn)氣道對提高飛行性能有重要的作用。超音速進(jìn)氣道通過多個較弱的斜激波實現(xiàn)超音速氣流的減速。超音速進(jìn)氣道分為外壓式、內(nèi)壓式和混合式三類。①外壓式進(jìn)氣道：在進(jìn)口前裝有中心錐或斜板，以形成

3、斜激波減速，降低進(jìn)口正激波的強(qiáng)度，從而提高進(jìn)氣減速增壓的效率。外壓式進(jìn)氣道的超音速減速全部在進(jìn)氣口外完成，進(jìn)氣口內(nèi)通道基本上是亞音速擴(kuò)散段。按進(jìn)氣口前形成激波的數(shù)目不同又有2波系、3波系和多波系之分。外壓式進(jìn)氣道的缺點是阻力大;②內(nèi)壓式進(jìn)氣道:為收縮擴(kuò)散形管道，超音速氣流的減速增壓全在進(jìn)口以內(nèi)實現(xiàn)。設(shè)計狀態(tài)下，氣流在收縮段內(nèi)不斷減速至喉部恰為音速，在擴(kuò)散段內(nèi)繼續(xù)減到低亞音速。內(nèi)壓式進(jìn)氣道效率高、阻力小，但非設(shè)計狀態(tài)性能不好，起動困難，在飛機(jī)上未見采用；③混合式進(jìn)氣道：是內(nèi)外壓式的折衷。按照波系數(shù)目的多少來劃分，

4、又可分為正激波式、雙波系和多波系進(jìn)氣道。對于超音速飛機(jī)而言，本身其飛行馬赫數(shù)變化范圍較寬，對于進(jìn)氣道就要求在較寬的范圍內(nèi)高效的減速增壓；而且，由于超音速飛行，進(jìn)口前氣流不能自動地適應(yīng)發(fā)動機(jī)所需而引入適當(dāng)?shù)牧髁浚菀装l(fā)生溢流。所以隨著速度提高，飛機(jī)進(jìn)氣道也發(fā)生了很大的變化，結(jié)構(gòu)上朝著更加復(fù)雜化發(fā)展，這也是性能和速度提高后確保發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定的先決條件。飛機(jī)進(jìn)氣口大小是不變的，而高速和低速飛行時發(fā)動機(jī)對空氣量的需求卻不一樣，尤其超音速飛行時，進(jìn)入進(jìn)氣道的空氣量超過了發(fā)動機(jī)的實際需求，如果不將其排除則會導(dǎo)致額外的阻力，

5、所以，超音速進(jìn)氣道都設(shè)有旁路系統(tǒng)，空氣超過發(fā)動機(jī)需求時，則開啟旁路系統(tǒng)，將多余的空氣排放出去。圓形或半圓形的進(jìn)氣道有個中心錐，它一是用來調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，還有一個重要的作用是調(diào)節(jié)激波的位置，超音速進(jìn)氣道與亞音速進(jìn)氣道在外形上的的主要區(qū)別就是是否有中心錐和壓縮斜板，中心錐可以看到，而壓縮板有的在進(jìn)氣道內(nèi)部。超音速進(jìn)氣道主要經(jīng)歷的四個階段（一）三維軸對稱進(jìn)氣道　　這種進(jìn)氣道通常指的是圓形、半圓形、四分之一圓形進(jìn)氣道，它與亞音速類似，但是它有一個中心錐面的預(yù)壓縮面，中心錐的位置是可以調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)不同速度下的進(jìn)氣量要求，提

6、高進(jìn)氣效率，使發(fā)動機(jī)始終在最佳狀態(tài)下工作，滿足飛機(jī)的飛行需要。由于安裝了中心錐，在低速，尤其是起飛階段進(jìn)氣量不足，所以采用這種進(jìn)氣道的飛機(jī)一般在進(jìn)氣口后方開有一個或多個輔助進(jìn)氣口，這種進(jìn)氣道一般用在速度2.2M以下的飛機(jī)?！　∈澜缟系谝环N安裝超音速進(jìn)氣道的飛機(jī)是美國F－104“星”戰(zhàn)斗機(jī)，蘇聯(lián)第一種使用超音速進(jìn)氣道的飛機(jī)是米格－21，法國第一種使用超音速進(jìn)氣道的飛機(jī)是幻影－Ⅲ，英國第一種使用超音速進(jìn)氣道的飛機(jī)是“閃電”截?fù)魴C(jī)，以上這些戰(zhàn)斗機(jī)分別采用了圓形進(jìn)氣道和半圓形進(jìn)氣道，圓形進(jìn)氣道一般安裝在機(jī)頭位置，半圓形

7、進(jìn)氣道一般用在兩側(cè)，美國“黑鳥”也采用這種三維軸對稱進(jìn)氣道，但安裝在機(jī)翼上?！　?、圓形這種形狀的進(jìn)氣道多用于機(jī)頭進(jìn)氣，蘇聯(lián)早期2倍音速飛機(jī)用此進(jìn)氣道較多，如蘇－9、蘇－17及其系列、米格－21等，中國的殲－7、殲－8/－8Ⅰ，英國“閃電”，美國“黑鳥”等，這種進(jìn)氣道缺點是：第一、限制了飛機(jī)安裝大型雷達(dá)；第二、進(jìn)氣通道過長，浪費了空間，對機(jī)內(nèi)部設(shè)備安裝帶來困難，過長的通道也使得進(jìn)氣效率降低?！昂邙B”發(fā)動機(jī)的位置特別，不存在這些情況。　　2、半圓形該形狀進(jìn)氣道只安裝于飛機(jī)兩側(cè)，因此便于飛機(jī)電子設(shè)備安裝，五六十年代

8、電子設(shè)備發(fā)展很快，飛機(jī)上的電子設(shè)備越來越多，兩側(cè)進(jìn)氣的優(yōu)點無疑十分突出，西方多采用這種布局，如幻影－2000、幻影－Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ，美國F－104，印度HF－24“風(fēng)神”戰(zhàn)斗機(jī)，蘇聯(lián)拉－250（未服役）截?fù)魴C(jī)?！　?、近似半圓形和四分之一圓形不同形狀的進(jìn)氣道選擇是根據(jù)作戰(zhàn)飛機(jī)總體氣動布局和作戰(zhàn)要求來設(shè)計的，最終目標(biāo)是使用飛機(jī)達(dá)到完成戰(zhàn)術(shù)任務(wù)要求的最佳化。進(jìn)氣道為四分之一圓形的有美國F－11