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详解进气道.doc

发布:2019-01-07约2.37万字共95页下载文档
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详解进气道 人长寿的秘诀是什么?保持呼吸,不要断气! 对飞机而言,发动机要是吸不到空气了,那飞机就要开始做惊险刺激的蹦极运动了,而且是单程运动。飞机进气口作为吃空气的部位,随着技术的不断进步,要求却越来越高,已经成为飞机设计的一个重要组成部分。 在飞行中,空气应该平顺的进入发动机,这样才能给予最佳的工作状态。如果进去的气流有时强时弱,发动机在高速运转中就容易出事。吃不到空气,发动机就要空转,飞机就容易失速。如果吃的空气过多,就像有人拿高压气阀对着你的鼻子猛吹,你难受不说,还容易振喘。 点击查看大图: 羊儿咩咩不在地上吃草,却蹦到天上来吃空气。。。。 总的来说,喂给发动机的空气应该保持在一个合适的范围内。如果空气不足,那就应按想办法多开些孔,或者把鼻子撑撑大,使发动机能吸入更多的空气。如果空气太多了,那就应该放掉一些,不让空气堵住发动机。但仅仅有这些还是不够的,由于空气有黏性,在与飞机表面接触的时候,其近层由于黏性会有摩擦作用,并导致速度逐渐降低,产生紊流,这一层被称之为边界层。而且随着速度越快,影响越多。这是一个递增的影响,如果表面越长,影响会不断累积。一个100米长的板子,边界层流到最末端会扩散到1 点击查看大图: 这张图就展示的很清楚了,气流在物体表面接触时候,它的近层会因与表面摩擦等因素,速度会逐渐减慢,最终产生不温稳定的紊流,而外层却不受影响。这层紊流是是边界层。 点击查看大图: 而这张图就显示的更直观了,气流经过圆柱体时,表面的气流不断减慢,流到最后反而成了倒流,会产生不断旋转的乱流。而且它的边界层界面也随着流动不断的扩大。 这边界层进入发动机后会影响发动机工作,还会造成伤害,所以一般进气口都是避免吸入边界层的。为了使进气口里就能吸入纯净的空气,人们想出了各种办法。比如把整个进气口远离机身,在进气口前面加到隔板来把边界层分离掉。或者直接用压力把边界层给挤压出去。 点击查看大图: 民航的飞机使用翼下吊挂的发案,这样进气口就能直接探出脑袋伸到外面,来呼吸新鲜的空气。所以边界附面层的影响不大,基本可以忽略。 点击查看大图: 第一种喷气战斗机Me262也采用翼下吊挂的方案,避免了边界层的影响。 点击查看大图: 早期的战斗机都采用机头进气,就像这架米格17一样,避免了边界层的影响。但机头进气的话机头就无法安装大型雷达,所以后来的战斗机都把机头这最重要的部位让给了雷达设备,进气口就只能移动到两侧或者腹部了。这样一来,边界层的问题就出现了。 点击查看大图: 早期的亚音速飞机,它的进气道属于亚音速进气道,结构比较简单,为了把边界层分离掉,就在进气道口前简单的加了个隔板,通过隔板把边界层气流给泄放出去。 自飞机进入超音速时代后,情况就明显复杂化了。发动机需要吸入的是亚音速的气流,如果进来的是超音速气流,那么发动机不仅会呛着,还会有振喘。因此对超音速飞机而言,进入进气道的气流,首先要把他从超音速降为亚音速,不仅如此,在进气口内部,还有扩压段,进一步降低气流的速度。 如何把超音速气流降低为亚音速?答案就是通过激波。激波是个高密度的空气层,超音速气流穿过激波后,温度,压强大幅增大,而速度大幅下降。进气道就是通过产生激波压缩空气使气流达到减速。 这里要介绍下飞机个速度下的名称: 低音速区:0-0.4马赫 亚音速区:0.4-0.8马赫 跨音速区:0.8-1.2马赫 超音速区:1.2-5.0马赫 高超音速:5马赫以上 点击查看大图: 幻影2000战斗机,进气口前面有隔板,用来把边界层给分离掉,然后让边界层气流从上下两个方向泄掉。而在他的进气口处,还有两个突出的圆锥,用来引发激波,这样气流经过激波后就减速为亚音速气流了。 由于超音速飞机的飞行马赫数变化范围大,所以仅仅靠激波减速还不够,还需要能够可调节,对幻影2000而言,它的两个半圆锥是可调节的。通过向前或向后伸缩来调节激波的前后位置,通过调节不同的工作范围来适应发动机的需求。但随着飞机性能不断提高,对进气的要求也水涨船高,这种锥型的调气口已经力不从心了。首先它可调节的范围小,而且飞机作机动时,比如仰角机动,那么它的进气效率就严重降低。因此这种圆形,半圆形进气道现在已经很少用了。 后来出现了一种矩形截面的进气道,它通过可调节的挡板,不仅用来隔离边界层,还可以产生一道斜面的激波,美国的鬼怪F4,毛子的米格23,TG的歼8II用的就是这种。 点击查看大图: 歼8II的矩形进气道,它在进气口前伸出了块挡板。挡板不仅能隔离低能量的附面层,还能产生斜面的激波。看到机尾后面的腹鳍了么,我在上一贴的时候提到过这个可折叠的腹鳍,现在正处于折叠状态,在飞行的时候再打开。 如果把这个矩形进气道从上向下斜着切一刀,这样矩形进气道就成了楔
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