进气系统的工作原理与特性课件

《飞机推进系统原理》第2章进气系统的工作原理与特性第2章进气系统的工作原理与特性第1讲超音速进气道的工作原理喷气发动机部件Fig.1AWhittle-typeturbo-jetengine部件的学习思路功能组成

工作原理

性能特性

非设计工作

性能参数=f（工作条件）

第2章进气系统的工作原理与特性4进气系统的基本工作原理123超音速进气道特性超音速进气道不稳定工作超音速进气道的调节教学内容课堂教学设计进气系统的功用、组成、设计要求进气道的基本性能参数超音速进气道的基本工作原理→理解（难点）→掌握（重点）→知道课堂教学设计DEEPLYHOWWHYWHAT进气系统是什么-功用-组成

-要求为什么要研究

-发动机的需要-空气流动品质影响发动机性能基本工作原理-性能参数-基本工作原理-超音速进气道的种类外压式超音速进气道工作原理带喉部的外压式超音速进气道教学思路第2章进气系统的工作原理与特性进气系统是什么？飞机上的进气装置苏-27(PLAAirForce)苏-30(PLAAirForce)飞机上的进气装置F-16(U.S.AirForce)飞机上的进气装置幻影2000幻影IV飞机上的进气装置F-14(U.S.AirForce)F-15(U.S.AirForce))飞机上的进气装置F-18(U.S.AirForce)F-22(U.S.AirForce))飞机上的进气装置X-43飞机上的进气装置F-35(U.S.AirForce)X-32飞机上的进气装置X-45AX-47B飞机上的进气装置B-2飞机上的进气装置F-117飞机上的进气装置Tu-22MTu-160飞机上的进气装置C-17C-5飞机上的进气装置波音-777第2章进气系统的工作原理与特性狭义：指进气道，从飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段管道。广义：除了上述管道之外，还包括防喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外来物进入的防护装置等。进气系统进气系统的功用与组成组成进气道辅助进气系统辅助放气系统进气道防喘调节系统附面层控制系统功用吸气，以较小的损失向发动机提供所需要的空气；压缩空气。对进气系统的设计要求损失小（内部、外部）；工作稳定性好（所有状态下）；高流通能力；提供均匀的气流流场；RCS小，隐身效果好；重量轻、尺寸小、结构简单；工作可靠，维修简便。第2章进气系统的工作原理与特性为什么要研究进气系统？苏-27飞机的进气装置飞机\进气装置\发动机\排气喷管压力恢复增加1%，推力提高1.5~2%，耗油率下降0.3~0.5%。我退出了越战！变后掠翼战斗轰炸机F-111第2章进气系统的工作原理与特性进气系统是如何工作的？进气系统是如何工作的？描述进气道性能的参数超音速进气道的基本工作原理进气道的分类进气道的设计选择进气道的基本性能参数（1）进气道总压恢复系数进气道捕获面积示意图11表征气体流动的流动损失进气道的基本性能参数（1）进气道总压恢复系数总压恢复和冲压比与马赫数关系1——等熵压缩2——激波系（标准条件下总压恢复与马赫数关系）3——正激波进气道的基本性能参数（2）进气道外部阻力系数外部阻力附加阻力壳体阻力放气阻力附面层泄除阻力表征进气道外部阻力的大小进气道的基本性能参数（3）进气道冲压比进气道冲压比随Mach数的变化曲线表征进气道增压能力的大小进气道的基本性能参数（4）进气道流量系数进气道捕获面积示意图11表征进气道流通能力的大小进气道的基本性能参数（5）进气道流场畸变指数流场畸变：进气道出口截面气流参数的不均匀性。稳态、动态压力、温度、速度周向、径向流场畸变指数表征进气道出口流场品质的好坏。进气道的基本性能参数（5）进气道流场畸变指数进气道出口截面典型压力图谱进气道的基本性能参数（5）进气道流场畸变指数

G.E.公司R.R.公司俄罗斯超声速进气道的工作原理一道正激波+

一道斜激波一道正激波超声速进气道的工作原理超音速气流一次转折与两次转折总压恢复的比较超声速进气道的工作原理来流马赫数M0=2.0超声速进气道的工作原理

用一个精心组织的激波系来代替强的正激波，实现减速增压。超声速压缩区亚声速压缩区斜激波正激波进气道的分类

进气道的分类

进气道的分类进气道的分类进气道的分类进气道的分类进气道的分类

二元进气道

轴对称进气道进气道的分类进气道的分类进气道的分类进气道的分类进气道的分类

进气道的分类F-18E/F/GX-43外压式进气道—后掠双斜面压缩

F-22进气道的分类进气道的设计选择F-16飞机进气道总压恢复进气道的设计选择各种类型进气道的σi随设计飞行M数Md的变化趋势第2章进气系统的工作原理与特性外压式超音速进气道的工作原理及特点外压式进气道的工作原理外压式进气道的工作原理阻滞面“N＋1”波系阻滞面——斜激波反压——正激波外压式进气道的工作原理外压式进气道的工作原理外压式进气道的工作原理外压式进气道的工作原理斜激波位置对气流流动的影响斜激波的有利位置：交于唇口外压式进气道的工作原理正激波位置对气流流动的影响正激波的有利位置：进口端面外压式进气道的工作原理带喉部的外压式进气道外压式进气道的工作原理附面层对进气道的影响及其控制技术外压式进气道的工作原理附面层对进气道的影响及其控制技术小结飞机/进气系统/发动机既相互独立又紧密相联，进气系统工作好坏直接影响发动机的性能；进气道的基本性能参数定义及其物理含义；（掌握）超音速进气道工作原理是用一个精心组织的激波系来代替强的正激波，实现减速、增压的目的；（理解）外压式进气道的波系形成与最佳位置。（理解）版权单位空军工程大学制作单位空军工程大学拍摄时间2013.6.26新概念进气装置S弯（蛇形）进气装置TheVersatileIntegratedInletPropulsionAerodynamicsRig新概念进气装置S弯（蛇形）进气装置MachnumbercontoursalongthecenterlineplaneoftheAIFCinletandfan第2章进气系统的工作原理与特性第2讲超音速进气道特性及调节教学内容课堂教学设计超声速进气道特性超声速进气道在亚声速条件下的工作特点超声速进气道的调节→掌握→知道→理解（重难点）课堂教学设计教学思路工作状态工作状态的划分工作状态的判断波系图变化规律变化原因分析

喘振现象及机理痒振现象及机理稳定工作裕度为什么要调节？调节机理调节方法节流特性不稳定工作非设计调节超声速进气道特性几个概念超音速进气道特性节流特性速度特性超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的划分M0=M0d临界工作状态特征：喉部达音速，闭合激波位于唇口前缘临界工作状态波系图超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的划分M0=M0d超临界工作状态特征：喉部超音速，闭合激波位于唇口前缘，扩散段有结尾激波超临界工作状态波系图超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的划分M0=M0d亚临界工作状态特征：喉部亚音速，闭合激波离开唇口亚临界工作状态波系图超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的划分M0<M0d三种工作状态波系图超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的划分M0>M0d三种工作状态波系图超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的划分超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的划分共同点M数决定唇口前斜激波系位置；发动机流通能力决定闭合激波和结尾激波位置。进气道工作状态取决于发动机的工作状态。超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的判断临界流通能力：

q(λ1)cr闭合激波正好处于喉道或唇口时进气道出口流通能力。超声速进气道特性外压式进气道的三种工作状态工作状态的判断由发动机工作状态确定：q(λ1)

由A1、At和λt确定：q(λ1)cr比较：q(λ1)=q(λ1)cr：临界

q(λ1)>q(λ1)cr：超临界

q(λ1)<

q(λ1)cr：亚临界超声速进气道特性外压式进气道的节流特性超临界亚临界临界状态线痒振边界线喘振边界线超声速进气道特性外压式进气道的节流特性分析临界状态闭合激波在唇口前q(λ1)=q(λ1)crψi=1.0

σi=σid

(较大)Cxi=Cxid

(最小)超声速进气道特性外压式进气道的节流特性分析超临界状态需气量↑→闭合激波后移→损失增大。q(λ1)>q(λ1)crψi=1.0σi↓(<σid

)Cxi=Cxid

(最小)超声速进气道特性外压式进气道的节流特性分析亚临界状态需气量↓→闭合激波前移管外→损失先减后增。q(λ1)<q(λ1)crψi<1.0

(有溢流)σi

Cxi>Cxid↑

超声速进气道特性外压式进气道的节流特性M0<Md时的情况特性线上移ψi<1.0

总成立σi

普遍增大

Cxi普遍增加从临界状态到喘振边界的稳定工作范围扩大超声速进气道特性外压式进气道的节流特性M0>Md时的情况特性线下移σi

普遍减小Cxi普遍减小稳定工作范围急降超声速进气道特性外压式进气道的不稳定工作：喘振时机：超音速（），亚临界现象：气流轴向、低频（5～15Hz）、大幅度振荡（平均值的30％～50％），机头有爆音，剧烈抖动，产生周期性推力脉动。危害：进气道打坏，严重时压气机喘振，主燃烧室熄火。超声速进气道特性外压式进气道的不稳定工作：喘振机理节流↑→闭合激波前移→破坏斜激波系→滑流层进入→压缩流管→反压↑→气流喷出（溢流）

→完全破坏斜激波系→反压↓→闭合激波后移→发动机状态不变，如此反复滑流层超声速进气道特性外压式进气道的不稳定工作喘振的预防根据滑流层准则设计；开设附面层抽吸孔；扰流器。喘振的消除采用可调节的进气道打开放气门：q(λ1)e↑锥体或斜板伸出：q(λ1)cr↓增大发动机状态：q(λ1)e↑减小来流马赫数：q(λ1)e↑q(λ1)cr↓超声速进气道特性外压式进气道的不稳定工作：痒振（嗡鸣）时机：超临界工作状态现象：气流高频(100～250Hz)，小幅(平均值的5%~15%)振动。危害：压气机稳定工作裕度降低，影响飞行员生理。机理内通道附面层与结尾激波相互作用，形成脱体区的非定常性。超声速进气道特性外压式进气道的不稳定工作痒振的预防和消除吸除附面层；发动机节流；进气道调节（收回锥体或斜板）。超声速进气道特性进气道的稳定工作裕度超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响正面轴对称进气道阶梯锥体统流的对称性遭到破坏，使内通道空气流动性质改变；气流非定常性和周向不均匀性，导致σi

、ψi和ΔSMi降低；正攻角、负攻角和侧滑角一样敏感。超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响二元进气道的典型布局A机身侧楔板垂直布局B机身侧楔板水平布局C机翼下楔板水平布局D机翼上楔板水平布局ABCD超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响楔板上水平布局BB超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响楔板上水平布局BB不同迎角下的节流特性超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响楔板垂直布局局部洗流角大于攻角；在斜吹风下，尖楔绕流成空间；迎风面形成激波，背风面形成膨胀波；σi

、ψi

降低，出口流场不均匀性急剧增大。AA

超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响翼下布局超音速进气道具有最好的大迎角特性；在迎角达15°~20°前，总压恢复不降低

；迎角减小（负攻角）时，特性变差。C超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响翼上布局超音速进气道为降低雷达对目标的发现设计的；以损失进气道性能为代价的

；大迎角时，进气道前附面层增厚，出现脱体区，加剧发动机进口处气流的不均匀性和非定常性。D超声速进气道特性迎角、侧滑角变化对进气道特性的影响典型超音速进气道布局总