進氣口

似結構的開口,引導到發動機或通風機里去

簡介

進氣口,空氣管道或類似結構的開口,它利用飛機向前運動而蒐集空氣,引導到發動機或通風機里去。渦輪噴氣發動機壓氣機進口流速的馬赫數約為0.4,對流場的不均勻性有嚴格限制。在飛行中,進氣道要實現高速氣流的減速增壓,將氣流的動能轉變為壓力能。隨著飛行速度的增加,進氣道的增壓作用越來越大,在超音速飛行時的增壓作用可大大超過壓氣機,所以超音速飛機進氣道對提高飛行性能有重要的作用。

定義

定義1:空氣進入壓氣機進口法蘭的管道。
所屬學科:電力(一級學科);汽輪機、燃氣輪機(二級學科)
定義2:空氣噴氣發動機所需空氣的進口和通道。
所屬學科:航空科技(一級學科);航空器(二級學科)

亞音速進氣口

進氣口前緣較為鈍圓,以避免低速起飛時進口處氣流分離。內部通道多為擴散形。在最大速度或巡航狀態下,進入氣流的減速增壓過程大部分在進口外面完成,通道內的流體損失不大,因而有較高的效率。亞音速進氣道在超音速工作時,進氣口前會產生脫體正激波,超音速氣流經過正激波減為亞音速,這時能量損失增大(激波損失)。激波前速度越大,損失也越大。但是,亞音速進氣道構造簡單、重量輕,在馬赫數為1.6以下的低超音速飛機上也廣為採用。

超音速進氣口

超音速進氣道通過多個較弱的斜激波實現超音速氣流的減速。超音速進氣道分為外壓式、內壓式和混合式三類。①外壓式進氣道:在進口前裝有中心錐或斜板,以形成斜激波減速,降低進口正激波的強度,從而提高進氣減速增壓的效率。外壓式進氣道的超音速減速全部在進氣口外完成,進氣口內通道基本上是亞音速擴散段。按進氣口前形成激波的數目不同又有2波系、3波系和多波系之分。外壓式進氣道的缺點是阻力大;②內壓式進氣道:為收縮擴散形管道,超音速氣流的減速增壓全在進口以內實現。設計狀態下,氣流在收縮段內不斷減速至喉部恰為音速,在擴散段內繼續減到低亞音速。內壓式進氣道效率高、阻力小,但非設計狀態性能不好,起動困難,在飛機上未見採用;③混合式進氣道:是內外壓式的折衷。

可調進氣口

簡介

在超音速條件下,不可調進氣道只在設計狀態下能與發動機協調工作,這時進氣道處於最佳臨界狀態。在非設計狀態下,譬如改變飛行速度,進氣道與發動機的工作可能不協調。當發動機需要空氣量超過進氣道通過能力時,進氣道處於低效率的超臨界狀態。當發動機需要空氣量低於進氣道通過能力時,進氣道將處於亞臨界溢流狀態。過分的亞臨界狀態使阻力增加,並引起進氣道喘振。為了使進氣道在非設計狀態下也能與發動機協調工作(即進氣道與發動機匹配),提高效能,廣泛套用可調進氣道。常用的方法是調節喉部面積和斜板角度,使進氣道的通過能力與發動機的要求一致。另外,在亞音速擴散通道處設有放氣門,將多餘的空氣放掉,不使進氣道處於亞臨界溢流狀態。同時,為了解決起飛狀態進氣口面積過小的問題,還設定有在低速能被吸開的輔助進氣口。

類型

DSI進氣口 DSI進氣口就是在戰機進氣口前部機身處設計一塊突起,可以對空氣進行預壓縮,並同時吹除影響發動機吸氣的附面層,也有利於隱形。進氣口裡面有可以調節的進氣量多少的裝置,這種進氣口對製造工藝要求較高。如你所說,殲-20用的就是DSI進氣口。加萊特進氣道利用了超音速激波增壓原理,有利於進行大馬赫數的高速飛行,這種進氣道對戰機的氣動設計要求很高,F-22用的就是這種,這也是F-22進氣口比殲-20進氣口大的原因。固定進氣口就是指不能對發動機進氣量進行調節的進氣口。 DSI和加萊特技術含量較高,設計和製作工藝也比較複雜。這兩種進氣各有所長,主要看對戰機性能的要求,比如F-22追求超音速巡航就用加萊特,可以保持戰機在持續高速飛行狀態下的穩定。
二維可調式 殲-10與“幼獅”的另外一處重大不同在於進氣道。“幼獅”的進氣道與F-16類似,為固定幾何形狀。而殲-10採用的是帶中心激波錐的二維可調式進氣道,這種帶調節板的進氣道布局與F-4“鬼怪”Ⅱ有些類似。只是殲-10將“鬼怪”的進氣道平移至機腹下,由調節板(位置在邊界層分離板的後方)構成進氣道的前部,這為發動機提供了不同飛行狀態所需的氣流,更加適合高性能空空作戰。此外,可調節進氣道所增加的高效整流壓縮能力(在1.5馬赫時為5%,在1.8馬赫增加至15%,在2馬赫時為25~30%)極大地提高了飛機超音速飛行時的發動機推力,從而使飛機獲得更好的爬升和高速性能。這種進氣道布局的不足主要包括隱身效果欠佳(這也是所有機腹進氣道布局飛機的通病)、重量偏大且結構複雜(F-16為此增重80~100公斤)和生產費用增加,同時調節板的動力和調節系統還加大了飛機的維護負擔。
適合超音速飛行的氣動布局、強勁的發動機和可調節式進氣道使殲-10最大速度能夠達到2.2馬赫,大於“幼獅”宣稱的1.8馬赫。殲-10的高超性能集中於空空作戰,因此無論是執行空防還是截擊任務都將是一把利器。

進氣口的位置

進氣道按其在飛機上的位置不同大體上分為正面進氣和非正面進氣。①正面進氣:進氣口位於機身或發動機短艙頭部,進氣口前流場不受干擾,其優點是構造簡單。機身頭部正面進氣口的最大缺點是機身頭部不便於放置雷達天線,同時進氣道管也太長;②非正面進氣:包括兩側進氣、翼根進氣、腹部進氣和翼下進氣。它們在不同程度上克服了機頭正面進氣的缺點。在非正面進氣方案中須防止進氣口前面貼近機身或機翼表面的一層不均勻氣流(附面層)進入進氣道。為此,進氣口與機身或機翼表面要隔開一定距離,並設計一定的通道把附面層抽吸掉,這相應地會增加一些阻力。腹部和翼下進氣充分利用了機身或機翼的有利遮蔽作用,能減小進氣口處的流速和迎角,從而改善進氣道的工作條件。

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