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进 气 道 原 理
第四章 外压式进气道
与内压式进气道不同,这一种进气道是在进气道外、通过激波将气流从超声速滞止为
亚声速,故称为外压式进气道。流入外压式进气道的气流是亚声速流,气流在进气道内继
续扩压。
外压式进气道是获得广泛应用的进气道。从气动力角度看,常见的有两种外压式进气
道,如图4- 1 所示。一种是扩压式进气道,或称皮托式进气道。它与亚声速进气道形状相
似,在进口前形成脱体正激波,正激波后是亚声流,流入进气道。由于气流经过正激波的
总压损失大,故一般只适合于M 0 1.6 的跨声速或低超声速范围内使用,如米格- 19,F- 16
等飞机进气道就是这一类。另一种是外斜激波系进气道,如图4- 1(b),进气道由罩壳及二
维楔形板组成。超声速进气流进入进气道前,先通过二维楔形板产生的两道斜激波滞止和
偏转,然后再通过在进口外的一弱正激波,将超声流转变为亚声流进入进气道内,在扩散
形内通道内继续滞止扩压,再流向发动机。
图4- 1
超声速气流通过斜激波系及一道弱正激波滞止为亚声流比通过一道正激波滞止为亚
声流的总压损失要小,因而外斜激波系式进气道的性能比皮托式进气道要好得多,尤其是
高M 数时性能改善更多。例如M 0 2.5 ,通过一道正激波的总压恢复系数s BX 0.5 ,
而通过一道激波角 b 43o 的斜激波和一道弱激波组成的激波系,其总压恢复系数
s BX 0.76 。外斜激波系进气道实质上是用进气道外的由斜激波和一道弱正激波组成的激
波系来代替一道弓形正激波,使超声速气流以较小的总压损失滞止为亚声速气流。
二维外斜激波系进气道的斜激波由二维楔形板产生,进气道可做成戽斗式的,如F- 14
和米格-25 飞机的进气道。也可以做成三维的(轴对称的)外斜激波系进气道,斜激波由进气
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第四章 外压式进气道
道的前伸的中心锥体产生。如米格-21 、SR-71 飞机的进气道。
由于斜激波系外压式进气道性能比较好,而且不存在起动问题,所以应用很广泛。
§4-1 外压式进气道的工作原理
现在示例分析一个四波系(3 斜激波+1 正激波)外压式进气道的工作情况。这是一个二
维进气道,由三级中心楔
0- 1-2-3 及外罩组成。中心楔角
分别为d 、d 及d ( 图4-2)。
1 2 2
超声速气流流向楔角为
d 1 的压缩面0- 1 时,形成第一
道斜激波 OA ,激波斜角为
图4-2
b 。超声速气流通过第一道斜
1
激波OA 后,气流方向平行于0- 1 面,气流转折角d 1 ,速度由M 0 降为M 1 ,静压由p 0 升
为p 1 。斜激波OA 后的气流仍为超声流,因而压缩面1-2 产生第二道斜激波1A,斜激波
角为b2 。第二道斜激波 1A 后的气流方向平行于 1-2 面,相应的气流转折、波后速度及波
后压强分别为d 2 、M 2 及p 2 。同理,第三道斜激波为 2A,其激波斜角为b3 ,波后的气
流方向平行于2-3 面,相应的气流转折、波后速度及波后压强为d3 、M 3 及p 3 。通过最后
一道正激波,气流M 数由M 3 降为亚声速流M 4 ,压强由p 3 升高为p 4 ,气流方向不变。
超声速气流通过激波系,由超声流M 0 滞止为亚声流M 4 ,压强由p 0 升高到p 4 ,气流总
的转折角d d1 d 2 d3 ,气流经过激波系的总压恢复系数s S s 1 s 2 s3 s n 。式中
s 1 、s 2 及s 3 分别代表通过第一、第二和第三道斜激波的总压恢复系数,s n 代表通过最
后一道正激波的总压恢复系数。
为了保证在进口处形成正激波,必须将罩壳内表面安排得与M 3 气流方向( 即压缩面
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