北航-发动机原理(第2章尾喷管)

1、一、功能及设计要求一、功能及设计要求1、功能、功能u燃气膨胀加速，气流高速排出，产生反作用推力；燃气膨胀加速，气流高速排出，产生反作用推力；u调节调节喷管临界截面积改变发动机工作状态；喷管临界截面积改变发动机工作状态；u推力推力换向换向。2、设计要求、设计要求u流动损失小流动损失小u尽可能完全膨胀尽可能完全膨胀u排气方向尽可能沿所希望的方向排气方向尽可能沿所希望的方向u根据需要，截面积几何尺寸可调根据需要，截面积几何尺寸可调u噪音低噪音低u垂直垂直/短距短距 起降喷管起降喷管u推力矢量喷管推力矢量喷管F119EJ200F100-PW-229u提高机动性与操纵性u减少飞机尾部阻力u缩短 STOL

2、 距离u降低红外、雷达信号特征u可用大角度俯冲，u 提高投射武器精度u纯收敛型纯收敛型u收敛收敛-扩张型扩张型u塞式塞式u引射引射u推力矢量推力矢量u带反推带反推按流路通道分：按流路通道分：u收敛收敛u收敛收敛-扩张扩张1、排气速度、排气速度u绝能流动绝能流动 进出口总焓相等进出口总焓相等u如果在出口达如果在出口达到完全膨胀到完全膨胀u用总压恢复系用总压恢复系数考虑流动损数考虑流动损失失u排气速度正比排气速度正比于于T4*、P4*/ P0 s e s喷管可用膨胀喷管可用膨胀比比0*41*49*4*91*90*999*49*929299*9*4)1(12)(12)()(22ppTpCVppppT

3、pCVTTpCTTpCVVhhhekkeeekku特点特点 出口气流速度最高出口气流速度最高只能达到当地音速只能达到当地音速u当气流在出口不能达当气流在出口不能达到完全膨胀到完全膨胀超临界状态超临界状态 p9 p0u推力、推力损失系数推力、推力损失系数 高超音速，损失约高超音速，损失约23%100)(1 )(090990909909VqVqppAVqVqppAVqVqFmamgmamgmamgu出口为纯收敛段u出口截面积可调：超音速、带复燃加力u出口截面积固定：亚音速飞机u截面编号u出口气流速度最高只能达到当地音速出口气流速度最高只能达到当地音速VdVMAdAa) 1(2u固定的收敛固定的收敛

4、-扩张喷管扩张喷管u可调的收敛可调的收敛-扩张喷管扩张喷管u带中心锥体的喷管带中心锥体的喷管u引射喷管引射喷管u当喷管为固定的面当喷管为固定的面积比积比A9/A8时，只时，只对应某一个特定的对应某一个特定的膨胀比，可以使气膨胀比，可以使气流在喷管出口达到流在喷管出口达到完全膨胀，偏离此完全膨胀，偏离此膨胀比，都回造成膨胀比，都回造成推力损失。推力损失。u随飞行状态变化随飞行状态变化,由马达带动作动筒由马达带动作动筒拉动拉杆拉动拉杆,改变喷改变喷管临界截面积、出管临界截面积、出口截面积口截面积,使气流使气流尽可能在出口处达尽可能在出口处达到完全膨胀。到完全膨胀。u由中心锥体和外罩组成由中心锥体和

5、外罩组成u外罩出口处形成喷管临外罩出口处形成喷管临界截面界截面u气流绕外罩唇口产生膨气流绕外罩唇口产生膨胀波，膨胀加速胀波，膨胀加速u沿轴向移动中心锥体实沿轴向移动中心锥体实现临界截面调节现临界截面调节u由一个纯收敛喷管和一个同心的外套筒组成。由一个纯收敛喷管和一个同心的外套筒组成。u收敛喷管排出发动机高压燃气，引射外套筒的收敛喷管排出发动机高压燃气，引射外套筒的二股气流；二股气流；u主气流在周围亚音气流中膨胀，形成主气流在周围亚音气流中膨胀，形成“流体流体”壁面扩张段，主气流继续减速，高速排出。壁面扩张段，主气流继续减速，高速排出。u形成的形成的“流体流体”壁面可以随主气流压力变化自壁面可以

6、随主气流压力变化自动调节。动调节。u内流特性内流特性 总压恢复系数随喷管总压恢复系数随喷管膨胀比的变化膨胀比的变化u外流特性外流特性 后体阻力后体阻力 阻力系数随飞行马赫阻力系数随飞行马赫数变化数变化小结小结u压气机增压原理压气机增压原理(排列、基元级速度三角形、轮缘功排列、基元级速度三角形、轮缘功)u涡轮作功原理涡轮作功原理(排列、基元级速度三角形、轮缘功）排列、基元级速度三角形、轮缘功）u压气机和涡轮的热力过程、主要参数、功的表达式压气机和涡轮的热力过程、主要参数、功的表达式u压气机通用特性压气机通用特性u涡轮临界工作状态涡轮临界工作状态u燃烧室燃烧过程及零组件在燃烧过程中的作用燃烧室燃烧过程及零组件在燃烧过程中的