空氣噴氣發(fā)動機講解

2024/4/29空氣噴氣發(fā)動機小組成員：

伍思歡張耀坤李伊魯喆饒國像2024/4/29一·基本原理及其分類空氣噴氣發(fā)動機是用氣體從尾部高速噴出時所產(chǎn)生反沖的推力來推動機身前進的機械，以空氣作為工作主要組元的一種噴氣航空發(fā)動機。其特點是工作過程中須從大氣中吸入燃燒所必需的氧氣，因此不適宜在空氣稀薄的高空飛行。

發(fā)動機工作時，空氣進入燃燒室前先行壓縮，然后進入燃燒室與霧化了的燃料混合燃燒，成為具有很大能量的高溫燃氣，以高速從噴口向外噴出，使發(fā)動機產(chǎn)生反作用推力。分類1.渦輪噴氣發(fā)動機2.渦輪風扇發(fā)動機3.沖壓噴氣發(fā)動機2024/4/29渦輪噴氣發(fā)動機1.離心式渦輪噴氣發(fā)動機使用離心葉輪作為壓氣機。這種壓氣機很簡單，適合用比較差的材料制作，所以在早期應(yīng)用很多。但是這種壓氣機阻力很大，壓縮比低，并且發(fā)動機直徑也很大，所以現(xiàn)在已經(jīng)不再使用這種壓氣機。2.軸流式渦輪噴氣發(fā)動機使用扇葉作為壓氣機。這樣的發(fā)動機克服了離心式發(fā)動機的缺點，因此具有很高的性能。缺點是制造工藝苛刻?，F(xiàn)在的高空高速飛機依然在使用軸流式渦噴發(fā)動機。渦輪噴氣發(fā)動機是用渦輪帶動壓氣機給空氣增壓。根據(jù)壓氣機的不同又可以分為：2024/4/29渦輪噴氣發(fā)動機工作原理（以軸流式為例)

空氣進入進氣道壓力分布均勻的空氣進入壓氣部分空氣和高溫燃氣驅(qū)動渦輪

增壓后的空氣進入燃燒室渦輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力收縮的尾噴管噴出高速氣體2024/4/29Ⅰ--進氣道Ⅱ--軸流式壓氣機Ⅲ--燃燒室Ⅳ--兩級渦輪Ⅴ--加力燃燒室Ⅵ--噴管軸流式渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu)由于受到渦輪材料允許溫度的限制，渦輪前的燃氣溫度不能太高，為了提高發(fā)動機的推力，在渦輪后面增設(shè)加力燃燒室，再次提高燃氣能量。2024/4/29渦輪發(fā)動機的特性1.空氣噴氣發(fā)動機的推力與空氣流量，噴氣速度和導彈的飛行速度有關(guān)。而渦輪噴氣發(fā)動機具體表現(xiàn)如下：a.在高度一定的情況下，發(fā)動機的推力要隨導彈的飛行速度而變化，推力存在最大值。b.飛行高度增高，推力減小，阻力也減小，飛行高度有限制。由此可見渦輪噴氣發(fā)動機適合飛行Ma為0.7~3之間，飛行高度在8~12km左右的導彈。2.優(yōu)缺點：渦輪噴氣發(fā)動機耗油率低，但是結(jié)構(gòu)復雜，重量大，推力—重量比小渦輪噴氣發(fā)動機的推力公式如下：

簡化推力公式為：2024/4/292.渦輪風扇發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機（亦稱渦扇發(fā)動機、渦輪扇發(fā)動機）是航空發(fā)動機的一種，由渦輪噴氣發(fā)動機發(fā)展而成，略有不同。渦輪風扇發(fā)動機主要特點是其首級壓縮扇葉的面積大很多，除了作為壓縮空氣的用途之外，同時也具有螺旋槳的作用，能將部分吸入的空氣通過噴氣發(fā)動機的外圍向后推。另外，為了避免噴出高溫氣體而損失能量，所以采取辦法降低燃氣的溫度和噴氣速度。2024/4/29

渦扇引擎的涵道比（Bypassratio）是單位時間內(nèi)不經(jīng)過燃燒室的空氣質(zhì)量，與通過燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。涵道比為零的渦扇引擎即是渦輪噴氣發(fā)動機。渦輪風扇發(fā)動機的工作過程及原理與普通渦輪噴氣發(fā)動機大致相同。2024/4/29渦輪風扇發(fā)動機的優(yōu)缺點優(yōu)點：1.耗油率低，經(jīng)濟性好。2.推力大。主要原因是空氣流量大，涵道比一般在0.6~1.5范圍內(nèi)，如果外涵道加力燃燒，推力會增加更多。3.噴氣速率降低，噪音小。缺點：發(fā)動機直徑較粗，使得迎風面積加大，增加飛行時的阻力。2024/4/29沖壓式噴氣發(fā)動機沖壓式噴氣發(fā)動機原理：沖壓發(fā)動機（Ramjet,stovepipejet,athodyd）是利用高速氣流在速度改變下產(chǎn)生的壓力改變，達到氣體壓縮的目的原理來運作，工作原理同樣包括空氣壓縮，空氣與燃油混合燃燒，燃氣膨脹噴出三個基本過程。結(jié)構(gòu)上，有所改進，沒有壓氣機和渦輪那樣的轉(zhuǎn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單。組成部分：進氣道，燃燒室，尾噴管，燃油供給系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。2024/4/29沖壓式噴氣發(fā)動機的特點：

沖壓發(fā)動機本身沒有活動的部分，氣流從前端進氣口進入發(fā)動機之后，利用涵道截面積的變化，讓高速氣流降低速度，并且提高氣體壓力。壓縮過后的氣體進入燃燒室，與燃料混合之后燃燒。由于沖壓發(fā)動機維持運作的一個重要條件就是高速氣流源源不決的從前方進入，因此發(fā)動機無法在低速或者是靜止下繼續(xù)運作，只能在一定的速度以上才可以產(chǎn)生推力。為了讓沖壓發(fā)動機加速到適合的工作速度，必須有其他的輔助動力系統(tǒng)自靜止或者是低速下提高飛行速度，然后才點燃沖壓發(fā)動機。沖壓發(fā)動機適合的工作環(huán)境：

在2馬赫與以上的速度，最低啟動速度也大約是此界線，隨著速度逐漸增加，氣體的沖壓效應(yīng)在3馬赫時效率會大幅壓過渦輪噴氣發(fā)動機，而此時的渦輪噴氣發(fā)動機受限于超溫往往已經(jīng)無法運作了，但是沖壓發(fā)動機在燃燒的階段，進氣氣流的速度仍然需要經(jīng)過激波減速在音速以下，否則燃燒過程將無法維持。適用范圍為：Ma=0.5~6,高度為0~40km,推重比可達10以上。2024/4/29優(yōu)缺點：1.結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低，便于使用和維護。2.適于高速飛行，在Ma>2的高速狀態(tài)下工作經(jīng)濟性好，耗油低.優(yōu)點3.只使用燃料作為燃料劑比火箭推進劑便宜。4.沖壓式發(fā)動機在遠距離，長時間工作方面比火箭發(fā)動機優(yōu)越缺點1.靜止時根本不能產(chǎn)生推力，所以不能自行起飛，必須要有助推器起飛。2.沖壓發(fā)動機的工作對飛行狀態(tài)的變化敏感3.與火箭發(fā)動機相比，隨著推力增