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发动机也要呼吸!揭秘超音速战机进气道:形状和位置大有讲究

未知 2024-05-01 884

喷气式飞机进气道是一个系统的总称,它包括进气口、辅助进气口、放气口和进气通道,因此它是保证喷气发动机正常工作的重要部件之一。

进气道直接影响到飞机发动机的工作效率,它对发动机是否正常工作,推力大小等有着到关重要的作用,因此对飞机性能尤其是战斗机有很大的影响。

在飞行中,进气道要实现高速气流的减速增压,将气流的动能转变为压力能。随着飞行速度的增加,进气道的增压作用越来越大,在超音速飞行时的增压作用可大大超过压气机,所以超音速飞机进气道对提高飞行性能有重要的作用。

现代飞机的特点是飞行速度和高度变化范围大。歼击机还要经常在大迎角、大侧滑角状态下飞行。在一切飞行状态下进气道都应保证:发动机所需要的空气流量;能量损失小;流场均匀稳定;外部阻力低。

高速状态性能好的进气道一般来说低速性能则要差一些,这在超音速飞机上尤其突出。在大迎角下进气道的性能显著恶化,流场不均匀性增大,以致引起进气道和发动机工作不稳定。

此外,进口处的流场还要受到飞机其他部分,如机身、机翼的影响。进气道所占容积较大,对飞机的外形、内部安排以及其他部件的工作也有影响。

超音速进气道的设计主要经历了四个阶段:三维轴对称进气道、二维矩形进气道、CARET进气道、DSI进气道。

三维轴对称进气道一般用在速度2.2M以下的飞机。由于安装了中心锥,在低速,尤其是起飞阶段进气量不足,所以采用这种进气道的飞机一般在进气口后方开有一个或多个辅助进气口,这种进气道一般用在速度2.2M以下的飞机。

二维矩形进气道其进气口形状为矩形或近似矩形。最早采用二维矩形进气道的是美国F-4“鬼怪”战斗机,苏联也于六十年代在米格-23上采用了这种进气道。

随着人们对隐身性能的要求和新一代作战飞机的研制,CARET进气道得到了越来越多的重视,并已经在F-18E/F和F-22两种飞机上得到了应用。它具有更高的总压恢复、较低的流动畸变、简单的构造,更重要的,它容易实现进气道的隐身设计,故而在新一代飞机的设计中受到了较高的重视。

美国F-35使用的DSI进气道,它也是二维进气道,但它却没有附面层隔板,其进气口处只有一个鼓包,这个鼓包须跟前掠式唇口共同作用才能起到现有的进气道的作用。

进气道按其在飞机上的位置不同大体上分为正面进气和非正面进气。

正面进气:进气口位于机身或发动机短舱头部,进气口前流场不受干扰,其优点是构造简单。机身头部正面进气口的最大缺点是机身头部不便于放置雷达天线,同时进气道管也太长;

非正面进气:包括两侧进气、翼根进气、腹部进气和翼下进气。它们在不同程度上克服了机头正面进气的缺点。在非正面进气方案中须防止进气口前面贴近机身或机翼表面的一层不均匀气流(附面层)进入进气道。


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