進(jìn)氣道
[拼音]:jinqidao
[外文]:air intake
空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)所需空氣的進(jìn)口和通道。進(jìn)氣道不僅供給發(fā)動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)高速氣流的減速增壓,將氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。隨著飛行速度的增加,進(jìn)氣道的增壓作用越來越大,在超音速飛行時(shí)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?,F(xiàn)代飛機(jī)的特點(diǎn)是飛行速度和高度變化范圍大。殲擊機(jī)還要經(jīng)常在大迎角、大側(cè)滑角狀態(tài)下飛行。在一切飛行狀態(tài)下進(jìn)氣道都應(yīng)保證:發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的空氣流量;能量損失小;流場均勻穩(wěn)定;外部阻力低。高速狀態(tài)性能好的進(jìn)氣道一般來說低速性能則要差一些,這在超音速飛機(jī)上尤其突出。在大迎角下進(jìn)氣道的性能顯著惡化,流場不均勻性增大,以致引起進(jìn)氣道和發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定。此外,進(jìn)口處的流場還要受到飛機(jī)其他部分,如機(jī)身、機(jī)翼的影響。進(jìn)氣道所占容積較大,對飛機(jī)的外形、內(nèi)部安排以及其他部件的工作也有影響。
亞音速進(jìn)氣道
進(jìn)氣口前緣較為鈍圓,以避免低速起飛時(shí)進(jìn)口處氣流分離。內(nèi)部通道多為擴(kuò)散形。在最大速度或巡航狀態(tài)下,進(jìn)入氣流的減速增壓過程大部分在進(jìn)口外面完成,通道內(nèi)的流體損失不大,因而有較高的效率。亞音速進(jìn)氣道在超音速工作時(shí),進(jìn)氣口前會(huì)產(chǎn)生脫體正激波,超音速氣流經(jīng)過正激波減為亞音速,這時(shí)能量損失增大(激波損失)。激波前速度越大,損失也越大。但是,亞音速進(jìn)氣道構(gòu)造簡單、重量輕,在馬赫數(shù)為1.6以下的低超音速飛機(jī)上也廣為采用。
超音速進(jìn)氣道
超音速進(jìn)氣道通過多個(gè)較弱的斜激波實(shí)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(圖1 )。
(1)外壓式進(jìn)氣道:在進(jìn)口前裝有中心錐或斜板,以形成斜激波減速,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(diǎn)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(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)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(jì)狀態(tài)性能不好,起動(dòng)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。
進(jìn)氣口的位置
進(jìn)氣道按其在飛機(jī)上的位置不同大體上分為正面進(jìn)氣和非正面進(jìn)氣(圖2 )。
(1)正面進(jìn)氣:進(jìn)氣口位于機(jī)身或發(fā)動(dòng)機(jī)短艙頭部,進(jìn)氣口前流場不受干擾,其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單。機(jī)身頭部正面進(jìn)氣口的最大缺點(diǎn)是機(jī)身頭部不便于放置雷達(dá)天線,同時(shí)進(jìn)氣道管也太長;
(2)非正面進(jìn)氣:包括兩側(cè)進(jìn)氣、翼根進(jìn)氣、腹部進(jìn)氣和翼下進(jìn)氣。它們在不同程度上克服了機(jī)頭正面進(jìn)氣的缺點(diǎn)。在非正面進(jìn)氣方案中須防止進(jìn)氣口前面貼近機(jī)身或機(jī)翼表面的一層不均勻氣流(附面層)進(jìn)入進(jìn)氣道。為此,進(jìn)氣口與機(jī)身或機(jī)翼表面要隔開一定距離,并設(shè)計(jì)一定的通道把附面層抽吸掉,這相應(yīng)地會(huì)增加一些阻力。腹部和翼下進(jìn)氣充分利用了機(jī)身或機(jī)翼的有利遮蔽作用,能減小進(jìn)氣口處的流速和迎角,從而改善進(jìn)氣道的工作條件。
可調(diào)進(jìn)氣道
在超音速條件下,不可調(diào)進(jìn)氣道只在設(shè)計(jì)狀態(tài)下能與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)工作,這時(shí)進(jìn)氣道處于最佳臨界狀態(tài)。在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下,譬如改變飛行速度,進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作可能不協(xié)調(diào)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要空氣量超過進(jìn)氣道通過能力時(shí),進(jìn)氣道處于低效率的超臨界狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要空氣量低于進(jìn)氣道通過能力時(shí),進(jìn)氣道將處于亞臨界溢流狀態(tài)。過分的亞臨界狀態(tài)使阻力增加,并引起進(jìn)氣道喘振。為了使進(jìn)氣道在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下也能與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)工作(即進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配),提高效能,廣泛應(yīng)用可調(diào)進(jìn)氣道。常用的方法是調(diào)節(jié)喉部面積和斜板角度,使進(jìn)氣道的通過能力與發(fā)動(dòng)機(jī)的要求一致。另外,在亞音速擴(kuò)散通道處設(shè)有放氣門,將多余的空氣放掉,不使進(jìn)氣道處于亞臨界溢流狀態(tài)。同時(shí),為了解決起飛狀態(tài)進(jìn)氣口面積過小的問題,還設(shè)置有在低速能被吸開的輔助進(jìn)氣口。
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