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噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是熱機(jī)的一種。/ A$ Q" y+ w0 Z& C
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熱機(jī)是連續(xù)不斷地將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力裝置。熱機(jī)的熱效率為輸出的機(jī)械能與輸入的熱能的比值。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,，這個(gè)比值應(yīng)小于1。9 I$ b5 v& v& }6 p( T! u
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獲得機(jī)械能的過(guò)程是通過(guò)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(jìn)行下一次做功，以獲得連續(xù)的機(jī)械能輸出,。右圖為一理想熱機(jī)循環(huán),，稱為卡諾循環(huán)�,？v坐標(biāo)為氣體溫度,，橫坐標(biāo)為氣體的熵。A－B為定溫加熱膨脹過(guò)程,，加入的熱量q1 全部對(duì)外做功,；C－D為定溫放熱收縮過(guò)程，外界做功全部轉(zhuǎn)化為熱量q2 放出,，B-C和D-A過(guò)程相互抵消,。
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因此，一個(gè)循環(huán)的做功輸出：
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W= q1 －q2- a& u# A, q* G. t* n
1 d1 b d: ~7 r( D0 _7 `% S 即為陰影部分的面積,。那么,，卡諾循環(huán)熱機(jī)的熱效率：. v% `1 R7 P3 Q5 m# q! {' O4 U. N, B
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n=W/ q1=1－T2/T1# }0 E* D* Z7 N' u+ L
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可見，要提高卡諾熱機(jī)的熱效率,，應(yīng)該提高高溫?zé)嵩吹臏囟萒1,，或降低低溫?zé)嵩吹臏囟萒2。
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- b, A3 j7 X5 j% o 對(duì)于航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，雖然其循環(huán)并非嚴(yán)格卡諾循環(huán),，但這一原則同樣有效,。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)庵苯优诺娇諝庵校蜏責(zé)嵩礈囟群茈y降低,，只有提高高溫?zé)嵩吹臏囟�,，即提高燃�(xì)鈴娜紵疫M(jìn)入到渦輪前的溫度，這樣才能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率,。
' w) C' I6 n! v0 A/ \0 v噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比 & t2 R5 e+ r' ]. I
) ]$ T" v K3 Z% _- i! E 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和發(fā)動(dòng)機(jī)的凈重之比,，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。
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推重比是一個(gè)綜合性的性能指標(biāo),，它不僅體現(xiàn)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在氣動(dòng)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(jì)水平。目前,，高性能的加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比可達(dá)8～10,。6 m( v' ^. A" \9 M* `, U5 }
推進(jìn)效率 : h4 u1 V4 v# {0 U. E
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噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)既是發(fā)動(dòng)機(jī)又是推進(jìn)器，因此就存在一個(gè)推進(jìn)效率的問(wèn)題,。所謂推進(jìn)效率,，就是指發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給飛行器的推進(jìn)功率與其產(chǎn)生的總機(jī)械功率之比，即：2 o8 D4 a( F# T A( Y5 M
' O+ S' u: U. f& S5 p" B0 N3 t4 l 推進(jìn)效率 = 傳給飛行器的推進(jìn)功率 / 進(jìn)排氣的機(jī)械能之差; T. Z, O; E( w6 r3 w( s
: b: X+ M7 [, e2 R5 u7 \ 根據(jù)計(jì)算可知,，發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率僅與進(jìn)氣速度（等于飛機(jī)飛行速度）和排氣速度有關(guān)：
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推進(jìn)效率 =
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1+排氣速度/進(jìn)氣速度
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3 {3 h0 S. L1 w* y7 Y' h1 | 由此可見,，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率由排氣速度和飛行速度的比值決定，比值越大,，推進(jìn)效率越低,。5 L5 n0 ?6 L4 J
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渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比
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在結(jié)構(gòu)上，通常將噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī),、燃燒室和渦輪叫做核心發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)生器,。! Y5 B5 _8 s. v" P' n
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當(dāng)空氣流經(jīng)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的前端風(fēng)扇后，分為兩個(gè)部分：一部分氣流進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)生器,，叫做內(nèi)涵道,；另一部分從燃?xì)獍l(fā)生器的外圍通過(guò)，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,。
+ _' N5 q5 j$ x, X; c/ i$ L( q沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
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沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后減速,，使空氣提高靜壓的一種空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。它通常由進(jìn)氣道（又稱擴(kuò)壓器）,、燃燒室,、推進(jìn)噴管三部組成,。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)沒有壓氣機(jī)（也就不需要燃?xì)鉁u輪），所以又稱為不帶壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),。
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這種發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣的方法,，是靠飛行器高速飛行時(shí)的相對(duì)氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓力能（例如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),，理論上可使空氣壓力提高37倍）,。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)，高速氣流迎面向發(fā)動(dòng)機(jī)吹來(lái),，在進(jìn)氣道內(nèi)擴(kuò)張減速,，氣壓和溫度升高后進(jìn)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?xì)怆S后經(jīng)推進(jìn)噴管膨脹加速,，由噴口高速排出而產(chǎn)生推力。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān),，如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),，在地面產(chǎn)生的靜推力可以超過(guò)2OO千牛。
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沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造簡(jiǎn)單,、重量輕,、推重比大、成本低,。但因沒有壓氣機(jī),，不能在靜止的條件下起動(dòng)，所以不宜作為普通飛機(jī)的動(dòng)力裝置,，而常與別的發(fā)動(dòng)機(jī)配合使用,，成為組合式動(dòng)力裝置。如沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組合,，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)組合等。安裝組合式動(dòng)力裝置的飛行器,，在起飛時(shí)開動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī),、渦噴或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，待飛行速度足夠使沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的時(shí),，再使用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)而關(guān)閉與之配合工作的發(fā)動(dòng)機(jī),；在著陸階段，當(dāng)飛行器的飛行速度降低至沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作時(shí),，又重新起動(dòng)與之配合的發(fā)動(dòng)機(jī),。如果沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛行器的動(dòng)力裝置單獨(dú)使用時(shí)，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(shí),，才能將沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后投放,。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)或組合式?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)一般用于導(dǎo)彈和超音速或亞音速靶機(jī)上,。按應(yīng)用范圍劃分，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)分為亞音速,、超音速,、高超音速三類。
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一,、亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)% p$ F0 W! w( ]5 u
: i$ E% J- t% M- i8 d, U 亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用擴(kuò)散形進(jìn)氣道和收斂形噴管,，以航空煤油為燃料。飛行時(shí)增壓比不超過(guò) 1.89,，飛行馬赫數(shù)小于 O.5時(shí)一般不能正常工作,。亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)用在亞音速航空器上，如亞音速靶機(jī),。
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- L s& ~4 ~# E$ G# t2 h 二,、超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)
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@1 M: M; P9 n7 ~% i* w 超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用超音速進(jìn)氣道（燃燒室入口為亞音速氣流）和收斂形或收斂擴(kuò)散形噴管，用航空煤油或烴類燃料,。超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)速度為亞音速～6倍音速,，用于超音速靶機(jī)和地對(duì)空導(dǎo)彈（一般與固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相配合）。
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三,、高超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)
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這種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒在超音速下進(jìn)行,，使用碳?xì)淙剂匣蛞簹淙剂希w行馬赫數(shù)高達(dá)5～16,，目前高超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)正處于研制之中,。 由于超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室入口為亞音速氣流，也有將前兩類發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī),，而將第三種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī),。 2 h5 ^9 `0 o1 w: i! ?
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樓主: gll123
發(fā)表于 2014-12-6 08:44:29
