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超燃冲压发动机概念及原理

发布时间:2019-05-15 07:50:43 热度:0

每年国庆的时候都要举行盛大阅兵式,以此向世界展示中国的强大军事能力。其中最让人激动和感叹的莫过于空军驾驶着新型战斗机从天划过,在空中展示绚丽的特技,留下一道道五彩的痕迹。发动机是决定一架战机速度的决定因素,航空发动机分很多很多种,而目前,有一种发动机,它难度最大,诱惑最大以至于各航空大国竞相追逐,它就是超燃冲压发动机。今天我们就一起来了解一下超燃冲压发动机。

超燃冲压发动机概念

超燃冲压发动机的研发早在冷战时期的7、80年代既已展开,成为目前最为成熟、发展最早的高超音速的动力技术。

超燃冲压发动机或叫超声速燃烧冲压发动机,即冲压发动机的燃烧是在超声速气流中进行的,而不是在亚声速气流。两个引擎变体都要求飞行器初始速度高,这样就可以使空气在收敛通道中受到压缩并减速。由于流过发动机中的气流尤其是燃烧进程仍然是超音速流动,这样飞行器飞行速度较高时,超燃冲压发动机的效力依然比较高。

超燃冲压发动机由收敛型进气道、燃油喷嘴和收敛喷管组成。由于超音速气流被压缩,流体上升的温度足够使气体燃料自燃。燃烧使得气体的焓增加,然后在扩张喷管中膨胀,产生不可思议的加速度,从而产生推力。高焓值气体膨胀产生推力的原理和标准的涡扇、涡喷发动机原理类似,只是超燃冲压发动机在进口段没有多级旋转压气机。由于超燃冲压发动机没有机械式压气机,所以他只能在接近高超声速的情形下工作。由于只有这样才能使高超声速活动的气体依靠冲压作用增压至工作条件。因此,由超燃冲压发动机驱动的飞机必须依靠其他推进方式到达所要求的速度。

超燃冲压发动机原理

现在的战机,大都是使用涡扇发动机,涡扇发动机的基本原理就是,通过前面的风扇和压气机压缩空气,然后在燃烧室里面混入燃料燃烧以提供推力。客机或运输机使用高涵道比的涡扇发动机,而低涵道比的涡扇发动机用在战机上。

涡扇发动机是目前航空发动机的主流,然而人类的追求无止境,而涡扇发动机的性能现在基本上已是极限,想要再进步一点都变得很难很难,付出的代价巨大。为此,各航空大国在把精力放在涡扇发动机上的同时,也在追求更有效率的发动机,可怎样才能提高效率呢?

很简单,咱们来看涡扇发动机,为了得到高压的致密空气,发动机前端有风扇和压气机,要是把这两个去掉后还能得到高压的空气,那效率肯定没得说,如何实现?

用速度来实现!

不难理解,飞行器飞得越快,迎面而来的空气就越快,当快到几倍音速时,空气自然就得到了压缩。这样的高压空气直接进入发动机的燃烧室,再混入燃油,剧烈燃料并向后高速喷出,就得到了动力。这就是超燃冲压发动机的原理。

明显,超燃冲压发动机直接去掉了涡扇发动机中的风扇和压气机,连同后面的涡轮也去掉了,这结构真是太完美了。它内部几乎没有活动的部份,高速气流从前端进气口进入发动机之后,利用发动机涵道截面积的变化,让高速气流下降速度,从而提高气体压力,接着紧缩过后的气体进入燃烧室,与燃料混合以后燃烧,向后喷出从而提供推力。

由于内部少有活动组件,超燃冲压发动机与其他传统的喷气发动机比较起来,重量变轻,结构简单,在几倍超音速飞行时,它的效力很高,大幅压过其他发动机。也正因此,它常用在各种导弹上。

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