噴氣發(fā)動機是熱機的一種,。
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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),。縱坐標為氣體溫度,，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。
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# W5 {2 [9 B( g8 B$ f( o 因此,，一個循環(huán)的做功輸出：
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) P; J4 ^9 H6 H* d3 N W= q1 －q2* O' o7 R" q# ~$ H r8 P: e2 {
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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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5 }) C( E, X7 _ D7 a0 k3 i 可見,，要提高卡諾熱機的熱效率,，應該提高高溫熱源的溫度T1，或降低低溫熱源的溫度T2,。- t7 }" u6 P" W: n4 U) P1 ]! Q
! l# a1 l9 K4 s: V) U+ X+ m: Y 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。' D( G) [3 f& J2 O9 X/ |! v
噴氣發(fā)動機的推重比 # c g/ S1 C4 ]$ O3 a* K6 i
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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,。
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8 @7 g( }! A7 s4 i0 b* ^ 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,。$ S) ~$ h+ z& e( q" n& I- h6 V3 }
推進效率 ) g4 i Q3 @# E0 F0 `
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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：
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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; q" O {4 g P& m& m
) i v/ }& W+ Y. C; K& l" Q 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：
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推進效率 =2 G# d6 g' x/ t0 I2 T/ i: ^' V- ~$ {
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( k. X3 H3 @* b# a1+排氣速度/進氣速度5 E1 j6 \9 R( Q6 U
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( l; q8 {- h) h2 f4 n- Z0 N/ w 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,。: Y# f; Y; w& g: C
* V; f& t; j" B+ F) V渦輪風扇發(fā)動機的涵道比 ) U+ i6 Q- e' ]) n, A# [7 ?0 t
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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,。
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; W; O$ R- t6 a- h# _ 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,。
/ j! J, h( y2 t! B2 E9 u% k沖壓噴氣發(fā)動機 1 [, o" a5 z+ ~
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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。
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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，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,。/ @5 O# G. y0 D
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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)動機一般用于導彈和超音速或亞音速靶機上,。按應用范圍劃分,，沖壓發(fā)動機分為亞音速、超音速,、高超音速三類,。& y3 {& t3 w/ ~
# U( R# |/ L0 s" s) K 一、亞音速沖壓發(fā)動機2 g+ W' A: d7 Y. D
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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。
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二,、超音速沖壓發(fā)動機3 b* i% z; b) K8 i7 A+ x6 ^
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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彈（一般與固體火箭發(fā)動機相配合）,。
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9 K* }0 I Z, B* ~ 三、高超音速沖壓發(fā)動機' G5 g6 E9 A3 p* C9 w4 ^1 e! b5 `
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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,。 # @& [$ u" z* q% O
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樓主: gll123
發(fā)表于 2014-12-6 08:44:29
