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進(jìn)氣系統(tǒng)安排
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的主要作用是:引入空氣,并盡量利用氣流的沖壓來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓,并使動(dòng)能損失最小,進(jìn)氣口位置的安排,應(yīng)注意使速度分布均勻,附加的阻力小;同時(shí)還應(yīng)使進(jìn)氣口的位置不易吸入雜物,以免損壞發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的零件如壓氣機(jī)葉片等。
進(jìn)氣系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣口和進(jìn)氣道。
進(jìn)氣口的位置——進(jìn)氣口的位置與發(fā)動(dòng)機(jī)的位置、數(shù)目和型式等有關(guān)。常見(jiàn)的有機(jī)頭正面、短艙正面、機(jī)身兩側(cè)和機(jī)翼根部進(jìn)氣,此外還有翼下和翼上進(jìn)氣等型式。
機(jī)身內(nèi)部安裝一臺(tái)或兩臺(tái)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī),多采用機(jī)頭正面進(jìn)氣形式小這種進(jìn)氣形式的優(yōu)點(diǎn)是,迎面氣流沖壓助利用效果好,但由于進(jìn)氣道長(zhǎng),進(jìn)氣道內(nèi)部摩擦阻力大,所以動(dòng)能的損失也較大;同時(shí)機(jī)身內(nèi)部的空間不好利用,雷達(dá)和武器的安裝不便,而且座艙的視界也不太好。
在這種情況下,也可采用機(jī)身兩側(cè)進(jìn)氣的型式。這種安排的進(jìn)氣道較短,內(nèi)部動(dòng)能損失較小,頭部空間好用來(lái)安裝雷達(dá)和其他設(shè)備。但由于氣流沿機(jī)身流過(guò)很長(zhǎng)一段距離,在機(jī)身形成的附面層較長(zhǎng)較厚,氣流會(huì)從進(jìn)氣口壁分離,這樣就會(huì)使氣流沖壓的利用不好。如果附面層發(fā)展嚴(yán)重,可能出現(xiàn)進(jìn)氣道中氣流不穩(wěn)定甚至發(fā)生脈動(dòng)、抖振和很大的噪音等不良現(xiàn)象。一種解決的辦法是,把附面層吸到低壓區(qū),將它排除掉。采用機(jī)翼根部進(jìn)氣、也有與機(jī)身兩側(cè)進(jìn)氣型式相同的附面層變厚的缺點(diǎn)。解決的辦法也相同。
另外,有一種飛機(jī)的進(jìn)氣口設(shè)計(jì)獨(dú)特,為機(jī)身單側(cè)進(jìn)氣的非對(duì)稱(chēng)形式,這種形式除了可能會(huì)帶來(lái)不對(duì)稱(chēng)氣動(dòng)力外,其它特性應(yīng)與兩側(cè)進(jìn)氣相同。
多臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)可裝在發(fā)動(dòng)機(jī)短艙內(nèi)。這種安排方式不但對(duì)沖壓利用效果好,而且內(nèi)部動(dòng)能損失也小。
飛行速度對(duì)于進(jìn)氣系統(tǒng)有很大影響。亞音速飛行時(shí),進(jìn)氣道中氣流的動(dòng)能能量損失,主要由于內(nèi)部摩擦和氣流分離。為此可采取適當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣道內(nèi)部形狀并把表面做得光滑等措施,但在超音速飛行時(shí),除了這兩項(xiàng)損失以外,在進(jìn)氣道之前還要產(chǎn)生激波,如為正激波則造成的能量損失更大。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)速度超過(guò)一倍半音速時(shí),激波損失大大增加,使得推力急劇減小。這時(shí)可采用超音速進(jìn)氣道來(lái)改進(jìn)這種情況。例如在機(jī)頭進(jìn)氣道中裝錐體,并使它突出于進(jìn)氣道之外,使氣流在進(jìn)氣口附近形成一系列激波,并把正激波改變?yōu)樾奔げ,則氣流能量損失可大大降低,保持發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的推力。M數(shù)更大的飛機(jī),錐體可做成能前后調(diào)節(jié)的,以適應(yīng)不同飛行M數(shù)的需要,這樣就可在不同的M數(shù)下,都可保持氣流動(dòng)能損失小而產(chǎn)生的推力大。
超音速飛機(jī)除采用錐體外,特別是M數(shù)大于2的殲擊機(jī)和旅客機(jī),還可采用二元超音速進(jìn)氣道。其進(jìn)氣口的剖面為矩形或方形,口內(nèi)裝有斜板,使得進(jìn)氣道的剖面收縮或擴(kuò)張,隨著飛行M數(shù)的變化而改變形狀,形成不同的激波系統(tǒng),以保證氣流的穩(wěn)定,并使氣流動(dòng)能的損失減小。
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處在一定氣象條件下容易結(jié)冰。這會(huì)使進(jìn)氣道中氣流動(dòng)能損失增大,推力減小,還可能使發(fā)動(dòng)機(jī)受到損壞。為了防止結(jié)冰,可在進(jìn)氣口和進(jìn)口導(dǎo)流片處安裝防冰裝置;其熱源可利用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)、壓氣機(jī)后面的熱空氣或電能。
現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)為了增強(qiáng)隱身性能,使雷達(dá)波不能直接照射到旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片上,將進(jìn)氣口裝在機(jī)翼上方,并采用“S”形進(jìn)氣道,使雷達(dá)波在進(jìn)氣道內(nèi)經(jīng)過(guò)多次反射而衰減,F(xiàn)-117飛機(jī)為了增強(qiáng)效果,甚至在進(jìn)氣口裝上了格柵,這些措施實(shí)際上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作有影響,因此目前的隱身飛機(jī)的飛行性能都很一般。
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