涡轮发动机结构之尾喷管-亚音速喷管

亚音速喷管喷管按出口速度分类，喷管可分为亚音速喷管和超音速喷管亚音速喷管组成一亚音速喷管工作状态二亚音速喷管工作状态三一亚音速喷管组成整流锥+支板+外壳组成排气管结构特点排气管+喷口组成整个喷管；喷口是是收敛形管道，使燃气加速；一亚音速喷管组成整流锥+支板+外壳组成排气管结构特点排气管+喷口组成整个喷管；喷口是是收敛形管道，使燃气加速；收敛半角常取7°～35°一亚音速喷管组成整流锥+支板+外壳组成排气管结构特点排气管+喷口组成整个喷管；喷口是是收敛形管道，使燃气加速；思考：整流锥与整流支板的作用？一亚音速喷管组成没有整流锥和支板，气流容易形成漩涡，增加流动损失一亚音速喷管组成整流锥使气流环形通道过渡成圆形，支板是规范气流流动方向，减少流动损失结构特点外壳与整流锥之间通道是扩散形，使燃气减速减少流动损失；亚音速喷管组成一亚音速喷管工作状态二亚音速喷管工作状态三二亚音速喷管工作状态气流流过收敛管的参数变化关系1.喷管工作原理工作原理亚音速气流流过收敛形通道，膨胀加速，高速喷出，气体热能和压力能转换成动能出口速度多大？二亚音速喷管工作状态2.喷管工作状态当喷管进出口压力差增加，气流在收敛管内加速①临界工作状态喷管临界状态时：当喷管出口截面刚打到M=1时,称喷管为临界工作状态；气流达到最大膨胀程度。注意：喷管的临界压力比是定值，反应的是气体在喷管内的最大膨胀程度②亚临界工作状态气流在喷管内加速，出口M<1，此时：二亚音速喷管工作状态2.喷管工作状态气流在喷管内加速，出口仍然M=1，但此时：③超临界工作状态二亚音速喷管工作状态2.喷管工作状态当喷管处于临界或者超临界状态时出口截面的气流M=1或“堵塞”喷管堵塞状态时，气流在喷管内不完全膨胀，在喷管外继续膨胀，直至压力与外界大气压相等③超临界工作状态二亚音速喷管工作状态2.喷管工作状态喷管不完全膨胀造成很大的推力损失，例如马赫数为1.5时,损失约为14%；马赫数为3时，损失大于50%二亚音速喷管工作状态2.喷管工作状态思考：喷管堵塞后，如何才能进一步提高气流速度？采用拉瓦尔形超音速喷管小结亚音速喷管组成亚音速喷管临界、亚临界和超临界状态亚音速喷管喷管可分为亚音速喷管和超音速喷管；回顾：喷管类型亚音速喷管结构1亚音速喷管工作状态2典型机型的亚音速喷管3目录CONTENTS一亚音速喷管结构整流锥+支板+外壳组成排气管（中介管）结构特点排气管+喷口组成整个喷管；喷口是收敛形管道，使燃气加速；思考：整流锥和支板的作用一亚音速喷管结构整流锥：通过将排气锥和外壁扩散流道降低气流速度，减少摩擦损失。没有整流锥，气流容易形成漩涡，增加流动损失；一亚音速喷管结构1.整流锥整流支板支承整流锥，可以矫正气流流动方向，减少流动损失；整流支板将螺旋线向后的气流改变为沿发动机轴线向后流动，也可改善推力情况；一亚音速喷管结构2.整流支板高涵道比涡扇发动机，排气管和整流锥分别安装在涡轮框架内、外机匣上；无整流支板。目录CONTENTS亚音速喷管结构1亚音速喷管工作状态2典型机型的亚音速喷管3二亚音速喷管工作状态回顾：亚音速气流流过收敛或扩张通道的速度变化，如左图。亚音速气流流过收敛通道时，出口速度最高为当地音速。亚音速气流流过收敛形通道，膨胀加速，高速喷出，气体热能和压力能转换成动能。二亚音速喷管工作状态1.亚音速喷管气流参数①亚临界工作状态气流在喷管内加速，出口M<1，此时：完全膨胀二亚音速喷管工作状态2.亚音速喷管工作状态当喷管进出口压力差增加，气流在收敛管内加速；②临界工作状态喷管临界状态时：当喷管出口截面刚好达到M=1时,称喷管为临界工作状态；气流达到最大膨胀程度。完全膨胀，出口刚好音速二亚音速喷管工作状态2.亚音速喷管工作状态气流在喷管内加速，出口仍然M=1，但此时：③超临界工作状态非完全膨胀，出口还是音速二亚音速喷管工作状态2.亚音速喷管工作状态“堵塞”喷管堵塞时，气流在喷管内不完全膨胀，在喷管外继续膨胀，不能将压力推力转化为动量推力，实际是潜在推力的损失（推力公式）。1）喷管“堵塞”：出口速度最大为当地音速，若气流温度不变，出口速度恒定；2）“堵塞”状态时，在喷口出口存在压力累积，会有压力推力存在。二亚音速喷管工作状态2.亚音速喷管工作状态③超临界工作状态目录CONTENTS亚音速喷管结构1亚音速喷管工作状态2典型机型的亚音速喷管31.某型涡喷发动机喷管：由排气管（中介管）和喷口组成，排气管包括喷管壳体、排气锥（后整流锥）、整流支板组成；2.某型涡扇发动机喷管涡轮框架由涡轮框架毂、框架支柱和框架外机匣组成，分别通过框架外机匣和框架毂支承发动机的波纹形消声器和排气锥。3.某型带加力燃烧室发动机喷管：采用多调节片式机械调节收敛形尾喷管，亚音速可调喷口由调节环、8块调节片和4个作动筒等组成，液压系统驱动作动筒调节喷口截面面积。三典型机型的亚音速喷管不可调节收敛通道喷管可调节收敛通