发动机原理第二章3节

第二章

发动机部件工作原理第二章

发动机部件工作原理第一节气动热力基础第二节

进气道第三节

尾喷管第四节

压气机第五节

涡轮第六节

燃烧室2023年2月1日2第三节尾喷管一、功能/设计要求1、功能燃气膨胀加速，气流高速排出，产生反作用推力；调节喷管临界截面积改变发动机工作状态；推力换向。2023年2月1日3一、功能/设计要求2、设计要求流动损失小尽可能完全膨胀排气方向尽可能沿所希望的方向根据需要，截面积几何尺寸可调噪音低2023年2月1日4一、功能/设计要求3、分类纯收敛型2023年2月1日5一、功能/设计要求3、分类收敛-扩张型2023年2月1日6二、工作原理排气速度绝能流动

假设在喷管出口达到完全膨胀2023年2月1日7二、工作原理排气速度总压恢复系数

膨胀比2023年2月1日8三、纯收敛型喷管1、结构形式固定的收敛喷管可变出口截面的收敛喷管2023年2月1日9三、纯收敛型喷管2、工作状态临界2023年2月1日10三、纯收敛型喷管2、工作状态亚临界超临界：2023年2月1日11三、纯收敛型喷管2、工作状态亚临界及临界的推力公式超临界的推力公式2023年2月1日12三、纯收敛型喷管3、推力损失出口气流速度最高只能达到当地音速，当时，喷管处于超临界状态。2023年2月1日13三、纯收敛型喷管3、推力损失尾喷口实际排气速度：完全膨胀时排气速度：这将造成推力损失2023年2月1日14三、纯收敛型喷管3、推力损失推力公式推力损失系数2023年2月1日15三、纯收敛型喷管4、示例某发动机采用纯收敛型喷管，进口空气流量100kg/s，飞行速度500m/s，环境压力100000Pa，喷管内总压580000Pa，总温1000K。（忽略发动机进、排气的流量差异，忽略流动损失）（1）判断喷管工作状态（2）计算尾喷管出口静压（3）计算尾喷管排气速度（4）计算发动机推力（5）若改进尾喷管，使气体能够完全膨胀，那么发动机推力将提高多少？2023年2月1日16三、纯收敛型喷管4、示例（1）判断喷管工作状态（2）计算尾喷管出口静压2023年2月1日17三、纯收敛型喷管4、示例（3）计算尾喷管排气速度2023年2月1日18三、纯收敛型喷管4、示例（4）计算发动机推力2023年2月1日19三、纯收敛型喷管4、示例（5）若改进尾喷管，使气体能够完全膨胀，那么发动机推力将提高多少？2023年2月1日20三、纯收敛型喷管4、示例气体流速、马赫数与通道截面积的关系：2023年2月1日21为使达到音速的气流继续膨胀，必须用扩张通道四、收敛-扩张型喷管1、结构形式固定的收敛-扩张喷管可调的收敛-扩张喷管带中心体的喷管引射喷管2023年2月1日22四、收敛-扩张型喷管2、固定的收敛-扩张喷管2023年2月1日23定值四、收敛-扩张型喷管2、固定的收敛-扩张喷管2023年2月1日24四、收敛-扩张型喷管2、固定的收敛-扩张喷管2023年2月1日25当喷管为固定的面积比A8/A9时，只对应某一个特定的状态，可以使气流在喷管出口达到完全膨胀，偏离此状态，都会造成推力损失。四、收敛-扩张型喷管3、可调的收敛-扩张喷管随飞行状态变化，由电机带动作动筒拉动拉杆，改变喷管临界截面积、出口截面积，使气流尽可能在出口处达到完全膨胀。2023年2月1日26四、收敛-扩张型喷管4、带中心体的喷管由中心体和外壳组成外壳出口处形成喷管

临界截面气流绕外壳唇口产生

膨胀波，膨胀加速沿轴向移动中心体

实现临界截面调节2023年2月1日27四、收敛-扩张型喷管5、引射喷管由一个纯收敛喷管和一个同心的外套筒组成。收敛喷管排出发动机高压燃气，引射外套筒的二股气流；主气流在周围亚音气流中膨胀，形成“流体”壁面扩张段，主气流继续加速，高速排出。形成的“流体”壁面可以随主气流压力变化自动调节。2023年2月1日28五、其它喷管1、垂直/短距起降喷管2023年2月1日29五、其它喷管2、推力矢量喷管2023年2月1日30五、其它喷管3、反推喷管2023年2月1日31小结2023年2月1日32进气道尾喷口减速增压（高速飞行时）增速减压亚音速进气道为扩张型低Ma飞机发动机喷口为收缩型超音速进气道：超音->亚音收扩型尾喷口：亚音->超音逆压力梯度（静压增加）顺压力梯度（静压下降）飞行速度越快，冲压比越大可用膨胀比越高，排气速度越大飞行速度越快，滞止温度越高排气总温越高，排气速度越大调节临界面积可改善起动性能调节临界面积可改变发动机状态调节喷管临界面积2023年2月1日33推力换向2023年2月1日34固定的收敛喷管2023年2月1