发动机原理(第二章尾喷管)shangzai.ppt

1、一、尾喷管功能及设计要求,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。 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,（1）纯收敛型 （2）收敛-扩张型,二、尾喷管的分类,尾喷管的分类： （1）纯收敛型 （2）收敛-扩张型,二、尾喷管的分类,纯收敛型喷管的工作状态： 亚临界 临界 超临界： 亚临界及临界的推力公式： 超临界的推力公式：,思考：哪种工作状态尾喷管完全膨胀？,三、纯收敛型尾喷管,喷管排气速度,三、纯收敛型尾喷管,纯收敛型 出口气流速度最高只能达到当地音速，也

2、就是说 尾喷口实际排气速度： 完全膨胀时的排气速度： 这将造成推力损失,三、纯收敛型尾喷管,示例： 某发动机采用纯收敛型喷管，其进口空气流量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，假设燃气的比热比为1.33） （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？,三、纯收敛型尾喷管,（1）判断喷管工作状态。 （2）计算尾喷管出口静压,三、纯收敛型尾喷管,（3）计算尾喷管

3、排气速度 （4）计算发动机推力,K 不是比热比,三、纯收敛型尾喷管,（5）若气体在尾喷管中能够完全膨胀，那么发动机推力将能够提高多少？,三、纯收敛型尾喷管,特点 出口气流速度最高只能达到当地音速 当气流在出口不能达到完全膨胀时 喷管处于超临界状态 p9 p0 推力F和推力损失系数 V9气流完全膨胀速度,飞机以高超音速飞行时，采用纯收敛喷管将导致推力损失约23%,三、纯收敛型尾喷管,对于高可用膨胀比喷管，纯收敛尾喷管将造成推力损失，如何解决？ 解决方法：增加一段扩张通道，使燃气膨胀为超音速气流,四、收敛-扩张型尾喷管,气体流速、马赫数与通道截面积的关系：,为使达到音速的气流继续膨胀，必须用扩张通

4、道,收敛-扩张型尾喷管主要类型 固定的收敛-扩张喷管 可调的收敛-扩张喷管 带中心锥体的喷管 引射喷管,四、收敛-扩张型尾喷管,未完全膨胀,过渡膨胀,（1）固定的收敛扩张型喷管 当喷管为固定的面积比A9/A8时，只对应某一个特定的膨胀比，可以使气流在喷管出口达到完全膨胀，偏离此膨胀比，都会造成推力损失。,四、收敛-扩张型尾喷管,（2）可调的收敛扩张型喷管 随飞行状态变化,由马达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。,四、收敛-扩张型尾喷管,（3）带中心锥体的喷管 由中心锥体和外罩组成 外罩出口处形成喷管临界截面 气流绕外罩唇口产生膨胀波，膨胀加速

5、 沿轴向移动中心锥体实现临界截面调节,四、收敛-扩张型尾喷管,（4）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，主继续加速降压。 形成的“流体”壁面可以随主气流压力变化自动调节。,四、收敛-扩张型尾喷管,其他喷管 垂直/短距起降喷管 推力矢量喷管 反推喷管,五、其他喷管,反推装置,五、其他喷管,垂直/短距起降喷管,五、其他喷管,五、其他喷管,矢量喷管,进气道与尾喷管比较,气流经过尾喷管，静温降低，静压也降低； 如果不考虑散热和流动损失，气流在尾喷管中总温、总压保持不变； 如果纯收敛喷管工作于临界状态，保持喷管内总温不变，增加喷管内的总压，其排气速度不变，但排气流量增加； 如果纯收敛喷管工作于临界状态，保持喷管内总压不变，增加喷管内的总温，