噴氣發(fā)動機(jī)一、噴氣發(fā)動機(jī)的問世二、空氣噴氣發(fā)動機(jī)三、火箭噴氣發(fā)動機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)的問世第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以前,都是采用的活塞式發(fā)動機(jī)來驅(qū)動螺旋槳傳動的.因此,那時候飛機(jī)的速度非常的慢,為了提高飛機(jī)的飛行速度,提出問題：應(yīng)該采取什么樣的方式能夠提高飛機(jī)的速度呢？如果飛機(jī)的速度能夠超過用活塞式發(fā)動機(jī)來驅(qū)動螺旋槳的飛機(jī)的最快速度,螺旋槳傳動是所受阻力大大增加,效率銳減.而且,高空空氣稀薄,活塞內(nèi)燃機(jī)的燃料燃燒率降低,螺旋槳產(chǎn)生的牽引力也隨之減小.所以,為了提高飛行器的速度和高度,要發(fā)明一種自重小,功率大,在稀薄空氣中,甚至在真空中能仍然產(chǎn)生很大推力的新型發(fā)動機(jī)——噴氣發(fā)動機(jī).噴氣式發(fā)動機(jī)的問世1、噴氣發(fā)動機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)是一種內(nèi)燃式熱機(jī),燃料在燃室中燃燒,燃?xì)庀蚝髧娚?從而推動物體向前做功.2、工作原理不需要活塞,燃料燃燒產(chǎn)生的燃?xì)庵苯酉蚝髧姵?發(fā)動機(jī)利用噴出氣體的反沖做功,推動飛行器前進(jìn).3、噴氣發(fā)動機(jī)的分類空氣噴氣發(fā)動機(jī)——利用外界空氣火箭噴氣發(fā)動機(jī)——自身攜帶氧化劑,工作時不需要空氣.噴氣式發(fā)動機(jī)的問世空氣噴氣發(fā)動機(jī)2023/4/21一·基本原理及其分類空氣噴氣發(fā)動機(jī)是用氣體從尾部高速噴出時所產(chǎn)生反沖的推力來推動機(jī)身前進(jìn)的機(jī)械,以空氣作為工作主要組元的一種噴氣航空發(fā)動機(jī).其特點是工作過程中須從大氣中吸入燃燒所必需的氧氣,因此不適宜在空氣稀薄的高空飛行.

發(fā)動機(jī)工作時,空氣進(jìn)入燃燒室前先行壓縮,然后進(jìn)入燃燒室與霧化了的燃料混合燃燒,成為具有很大能量的高溫燃?xì)?以高速從噴口向外噴出,使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生反作用推力.分類1.渦輪噴氣發(fā)動機(jī)2.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)3.沖壓噴氣發(fā)動機(jī)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)1.離心式渦輪噴氣發(fā)動機(jī)使用離心葉輪作為壓氣機(jī).這種壓氣機(jī)很簡單,適合用比較差的材料制作,所以在早期應(yīng)用很多.但是這種壓氣機(jī)阻力很大,壓縮比低,并且發(fā)動機(jī)直徑也很大,所以現(xiàn)在已經(jīng)不再使用這種壓氣機(jī).2.軸流式渦輪噴氣發(fā)動機(jī)使用扇葉作為壓氣機(jī).這樣的發(fā)動機(jī)克服了離心式發(fā)動機(jī)的缺點,因此具有很高的性能.缺點是制造工藝苛刻.現(xiàn)在的高空高速飛機(jī)依然在使用軸流式渦噴發(fā)動機(jī).渦輪噴氣發(fā)動機(jī)是用渦輪帶動壓氣機(jī)給空氣增壓.根據(jù)壓氣機(jī)的不同又可以分為：2023/4/21渦輪噴氣發(fā)動機(jī)工作原理（以軸流式為例)

空氣進(jìn)入進(jìn)氣道壓力分布均勻的空氣進(jìn)入壓氣部分空氣和高溫燃?xì)怛?qū)動渦輪

增壓后的空氣進(jìn)入燃燒室渦輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力收縮的尾噴管噴出高速氣體2023/4/21Ⅰ--進(jìn)氣道Ⅱ--軸流式壓氣機(jī)Ⅲ--燃燒室Ⅳ--兩級渦輪Ⅴ--加力燃燒室Ⅵ--噴管軸流式渦輪噴氣發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)由于受到渦輪材料允許溫度的限制,渦輪前的燃?xì)鉁囟炔荒芴?為了提高發(fā)動機(jī)的推力,在渦輪后面增設(shè)加力燃燒室,再次提高燃?xì)饽芰?2023/4/21渦輪發(fā)動機(jī)的特性1.空氣噴氣發(fā)動機(jī)的推力與空氣流量,噴氣速度和導(dǎo)彈的飛行速度有關(guān).而渦輪噴氣發(fā)動機(jī)具體表現(xiàn)如下：a.在高度一定的情況下,發(fā)動機(jī)的推力要隨導(dǎo)彈的飛行速度而變化,推力存在最大值.b.飛行高度增高,推力減小,阻力也減小,飛行高度有限制.由此可見渦輪噴氣發(fā)動機(jī)適合飛行Ma為0.7~3之間,飛行高度在8~12km左右的導(dǎo)彈.2.優(yōu)缺點：渦輪噴氣發(fā)動機(jī)耗油率低,但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,重量大,推力—重量比小渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的推力公式如下：

簡化推力公式為：2023/4/212.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)（亦稱渦扇發(fā)動機(jī)、渦輪扇發(fā)動機(jī)）是航空發(fā)動機(jī)的一種,由渦輪噴氣發(fā)動機(jī)發(fā)展而成,略有不同.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)主要特點是其首級壓縮扇葉的面積大很多,除了作為壓縮空氣的用途之外,同時也具有螺旋槳的作用,能將部分吸入的空氣通過噴氣發(fā)動機(jī)的外圍向后推.另外,為了避免噴出高溫氣體而損失能量,所以采取辦法降低燃?xì)獾臏囟群蛧姎馑俣?2023/4/21

渦扇引擎的涵道比（Bypassratio）是單位時間內(nèi)不經(jīng)過燃燒室的空氣質(zhì)量,與通過燃燒室的空氣質(zhì)量的比例.涵道比為零的渦扇引擎即是渦輪噴氣發(fā)動機(jī).渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的工作過程及原理與普通渦輪噴氣發(fā)動機(jī)大致相同.2023/4/21渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點優(yōu)點：1.耗油率低,經(jīng)濟(jì)性好.2.推力大.主要原因是空氣流量大,涵道比一般在0.6~1.5范圍內(nèi),如果外涵道加力燃燒,推力會增加更多.3.噴氣速率降低,噪音小.缺點：發(fā)動機(jī)直徑較粗,使得迎風(fēng)面積加大,增加飛行時的阻力.2023/4/21沖壓式噴氣發(fā)動機(jī)沖壓式噴氣發(fā)動機(jī)原理：沖壓發(fā)動機(jī)（Ramjet,stovepipejet,athodyd）是利用高速氣流在速度改變下產(chǎn)生的壓力改變,達(dá)到氣體壓縮的目的原理來運(yùn)作,工作原理同樣包括空氣壓縮,空氣與燃油混合燃燒,燃?xì)馀蛎泧姵鋈齻€基本過程.結(jié)構(gòu)上,有所改進(jìn),沒有壓氣機(jī)和渦輪那樣的轉(zhuǎn)動部件,結(jié)構(gòu)簡單.組成部分：進(jìn)氣道,燃燒室,尾噴管,燃油供給系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng).2023/4/21沖壓式噴氣發(fā)動機(jī)的特點：

沖壓發(fā)動機(jī)本身沒有活動的部分,氣流從前端進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)動機(jī)之后,利用涵道截面積的變化,讓高速氣流降低速度,并且提高氣體壓力.壓縮過后的氣體進(jìn)入燃燒室,與燃料混合之后燃燒.由于沖壓發(fā)動機(jī)維持運(yùn)作的一個重要條件就是高速氣流源源不決的從前方進(jìn)入,因此發(fā)動機(jī)無法在低速或者是靜止下繼續(xù)運(yùn)作,只能在一定的速度以上才可以產(chǎn)生推力.為了讓沖壓發(fā)動機(jī)加速到適合的工作速度,必須有其他的輔助動力系統(tǒng)自靜止或者是低速下提高飛行速度,然后才點燃沖壓發(fā)動機(jī).沖壓發(fā)動機(jī)適合的工作環(huán)境：

在2馬赫與以上的速度,最低啟動速度也大約是此界線,隨著速度逐漸增加,氣體的沖壓效應(yīng)在3馬赫時效率會大幅壓過渦輪噴氣發(fā)動機(jī),而此時的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)受限于超溫往往已經(jīng)無法運(yùn)作了,但是沖壓發(fā)動機(jī)在燃燒的階段,進(jìn)氣氣流的速度仍然需要經(jīng)過激波減速在音速以下,否則燃燒過程將無法維持.適用范圍為：Ma=0.5~6,高度為0~40km,推重比可達(dá)10以上.2023/4/21優(yōu)缺點：1.結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,成本低,便于使用和維護(hù).2.適于高速飛行,在Ma>2的高速狀態(tài)下工作經(jīng)濟(jì)性好,耗油低.優(yōu)點3.只使用燃料作為燃料劑比火箭推進(jìn)劑便宜.4.沖壓式發(fā)動機(jī)在遠(yuǎn)距離,長時間工作方面比火箭發(fā)動機(jī)優(yōu)越缺點1.靜止時根本不能產(chǎn)生推力,所以不能自行起飛,必須要有助推器起飛.2.沖壓發(fā)動機(jī)的工作對飛行狀態(tài)的變化敏感3.與火箭發(fā)動機(jī)相比,隨著推力增加發(fā)動機(jī)的體積和直徑都增大.2023/4/21各種發(fā)動機(jī)的應(yīng)用情況德國,第一種實用的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)Me-262蘇-30MKK,裝配了優(yōu)化發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的帶加力燃燒室的內(nèi)外涵噴氣發(fā)動機(jī).歐洲空中客車工業(yè)公司的A320系列飛機(jī)采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)火箭噴氣發(fā)動機(jī)化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)長征六號火箭工作原理

火箭推進(jìn)劑（包括燃燒劑和氧化劑）在燃燒室中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生高溫高壓煙氣,由沖量原理和牛頓第三定律可知,火箭發(fā)動機(jī)靠排出高溫高速尾氣來獲得推力,從而獲得加速度和速度.推力室圖示化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)分類液體火箭發(fā)動機(jī)：主要推進(jìn)劑①氧化劑包括液氧O2液氟F2硝酸HNO3過氧化氫H2O2四氧化二氮N2O4②燃燒劑包括液氫H2航空煤油肼及其衍生物N2H4(CH3)2N2H2混胺固體火箭發(fā)動機(jī)：聚氨酯、聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等固液火箭發(fā)動機(jī)：固態(tài)藥柱燃燒劑、液態(tài)氧化劑液體火箭發(fā)動機(jī)液體火箭發(fā)動機(jī)的組成及工作原理固體火箭發(fā)動機(jī)固體火箭發(fā)動機(jī)的組成及工作原理固液火箭發(fā)動機(jī)固液火箭發(fā)動機(jī)的組成及工作原理三種化學(xué)火箭的優(yōu)缺點種類描述優(yōu)點缺點液體火箭兩種液體推進(jìn)劑由噴注器注入燃燒室并燃燒燃燒效率可達(dá)99%；易于控制混合比；可節(jié)流對泵的性能要求極高,設(shè)計花費很大；燃燒室壁熱通量巨大,對冷卻要求高固體火箭固態(tài)燃燒劑和氧化劑按一定比例混合做成藥柱結(jié)構(gòu)簡單,通常沒有活動部件,推力變動程序可以預(yù)置在推進(jìn)劑中一旦點燃,在耗盡推進(jìn)劑前很難熄滅；不能及時節(jié)流;易引起爆炸固液火箭固態(tài)燃燒劑做成藥柱形式,而液態(tài)氧化劑由噴注器噴入燃燒室結(jié)構(gòu)簡單；安全；可以節(jié)流和中途關(guān)機(jī)某些氧化劑屬于單組員推進(jìn)劑,可能爆炸；固體推進(jìn)劑的機(jī)械問題可能阻塞噴管點火系統(tǒng)1.點火可以采取多種途徑：火工裝藥,等離子體焰矩,電火花塞.2.對液體和固液混合火箭來說,推進(jìn)劑進(jìn)入燃燒室都必須立刻點火.點火延遲毫秒級時間,都會導(dǎo)致過量液體進(jìn)入,點燃后產(chǎn)生的高溫氣體會超過燃燒室設(shè)計最大壓力,從而引起災(zāi)難性后果.這叫做“硬啟動”.燃燒不穩(wěn)定形式間歇性燃燒這是運(yùn)載器加速度變化引起的燃燒室壓力的低頻振動.可使運(yùn)載器推力發(fā)生周期性變化,導(dǎo)致載荷和運(yùn)載器受損.