第二章

發動機部件工作原理第二章

發動機部件工作原理第一節氣動熱力基礎第二節

進氣道第三節

尾噴管第四節

壓氣機第五節

渦輪第六節

燃燒室2023年2月1日2第三節尾噴管一、功能/設計要求1、功能燃氣膨脹加速，氣流高速排出，產生反作用推力；調節噴管臨界截面積改變發動機工作狀態；推力換向。2023年2月1日3一、功能/設計要求2、設計要求流動損失小盡可能完全膨脹排氣方向盡可能沿所希望的方向根據需要，截面積幾何尺寸可調噪音低2023年2月1日4一、功能/設計要求3、分類純收斂型2023年2月1日5一、功能/設計要求3、分類收斂-擴張型2023年2月1日6二、工作原理排氣速度絕能流動

假設在噴管出口達到完全膨脹2023年2月1日7二、工作原理排氣速度總壓恢復系數

膨脹比2023年2月1日8三、純收斂型噴管1、結構形式固定的收斂噴管可變出口截面的收斂噴管2023年2月1日9三、純收斂型噴管2、工作狀態臨界2023年2月1日10三、純收斂型噴管2、工作狀態亞臨界超臨界：2023年2月1日11三、純收斂型噴管2、工作狀態亞臨界及臨界的推力公式超臨界的推力公式2023年2月1日12三、純收斂型噴管3、推力損失出口氣流速度最高只能達到當地音速，當時，噴管處于超臨界狀態。2023年2月1日13三、純收斂型噴管3、推力損失尾噴口實際排氣速度：完全膨脹時排氣速度：這將造成推力損失2023年2月1日14三、純收斂型噴管3、推力損失推力公式推力損失系數2023年2月1日15三、純收斂型噴管4、示例某發動機采用純收斂型噴管，進口空氣流量100kg/s，飛行速度500m/s，環境壓力100000Pa，噴管內總壓580000Pa，總溫1000K。（忽略發動機進、排氣的流量差異，忽略流動損失）（1）判斷噴管工作狀態（2）計算尾噴管出口靜壓（3）計算尾噴管排氣速度（4）計算發動機推力（5）若改進尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發動機推力將提高多少？2023年2月1日16三、純收斂型噴管4、示例（1）判斷噴管工作狀態（2）計算尾噴管出口靜壓2023年2月1日17三、純收斂型噴管4、示例（3）計算尾噴管排氣速度2023年2月1日18三、純收斂型噴管4、示例（4）計算發動機推力2023年2月1日19三、純收斂型噴管4、示例（5）若改進尾噴管，使氣體能夠完全膨脹，那么發動機推力將提高多少？2023年2月1日20三、純收斂型噴管4、示例氣體流速、馬赫數與通道截面積的關系：2023年2月1日21為使達到音速的氣流繼續膨脹，必須用擴張通道四、收斂-擴張型噴管1、結構形式固定的收斂-擴張噴管可調的收斂-擴張噴管帶中心體的噴管引射噴管2023年2月1日22四、收斂-擴張型噴管2、固定的收斂-擴張噴管2023年2月1日23定值四、收斂-擴張型噴管2、固定的收斂-擴張噴管2023年2月1日24四、收斂-擴張型噴管2、固定的收斂-擴張噴管2023年2月1日25當噴管為固定的面積比A8/A9時，只對應某一個特定的狀態，可以使氣流在噴管出口達到完全膨脹，偏離此狀態，都會造成推力損失。四、收斂-擴張型噴管3、可調的收斂-擴張噴管隨飛行狀態變化，由電機帶動作動筒拉動拉桿，改變噴管臨界截面積、出口截面積，使氣流盡可能在出口處達到完全膨脹。2023年2月1日26四、收斂-擴張型噴管4、帶中心體的噴管由中心體和外殼組成外殼出口處形成噴管

臨界截面氣流繞外殼唇口產生

膨脹波，膨脹加速沿軸向移動中心體

實現臨界截面調節2023年2月1日27四、收斂-擴張型噴管5、引射噴管由一個純收斂噴管和一個同心的外套筒組成。收斂噴管排出發動機高壓燃氣，引射外套筒的二股氣流；主氣流在周圍亞音氣流中膨脹，形成“流體”壁面擴張段，主氣流繼續加速，高速排出。形成的“流體”壁面可以隨主氣流壓力變化自動調節。2023年2月1日28五、其它噴管1、垂直/短距起降噴管2023年2月1日29五、其它噴管2、推力矢量噴管2023年2月1日30五、其它噴管3、反推噴管2023年2月1日31小結2023年2月1日32進氣道尾噴口減速增壓（高速飛行時）增速減壓亞音速進氣道為擴張型低Ma飛機發動機噴口為收縮型超音速進氣道：超音->亞音收擴型尾噴口：亞音->超音逆壓力梯度（靜壓增加）順壓力梯度（靜壓下降）飛行速度越快，沖壓比越大可用膨脹比越高，排氣速度越大飛行速度越快，滯止溫度越高排氣總溫越高，排氣速度越大調節臨界面積可改善起動性能調節臨界面積可改變發動機狀態調節噴管臨界面積2023年2月1日33推力換向2023年2月1日34固定的收斂噴管2023年2月1