《(8.5.1)--8.5进气道控制的功用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(8.5.1)--8.5进气道控制的功用.pdf（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、进气道控制的功用一、超声速进气道性能参数航空推进系统进气道的功用是供给发动机需要的空气流量，将迎面进入进气道的气流的部分动能有效地转变为压力能。对进气道的要求是，进气道应具有较小的外部阻力和较高的总压恢复系数；当飞行攻角、侧滑角、飞行高度、飞行速度及发动机工作状态在较宽广的范围内变化时，应能稳定工作；保证发动机进口的压力场、速度场和温度场有足够高的均匀度。一种简单的超声速进气道的结构示意图如图 1 所示。图中，H 为飞行局度，Ma为飞行马赫数，1为第一级斜板角度，2为第二级斜板角度，b 为进气道喉部高度，为进气道扩张段扩张角，为进气道进口型面最大高度。进气道的激波结构为二道斜激波，一道正激波，
2、1和2分别为第一道斜激波波面和第二道斜激波波面与进气道中心线的夹角。图 1 超声速进气道的结构示意图衡量进气道性能的主要参数有总压恢复系数、流量系数、阻力系数、畸变指数及稳定性裕度等，这些参数相互有关。与进气道内流性能密切相关的参数是总压恢复系数和流量系数。总压恢复系数定义为进气道出口截面气流总压 P2与入口前自由流总压 P0之比，以1表示，即120/pp总压恢复系数亦称为总压损失系数，它是衡量高速气流在进气道扩压过程中能量损失程度的一个重要参数。1越大，损失越小，1=1 表示完全没有损失，总压损失对发动机推力影响很大，表现在两方面。一方面由于流经发动机的流量正比于压气机进口总压，因此当总压损
3、失增大时，进入发动机的流量减小，另一方面尾喷管出口气流速度减小，压力降低，其结果是发动机推力减小，燃油耗油率增大。一般的发动机，当进气道总压损失增加1%时。推力将减小 1.25%一1.5%，燃油耗油率将增大 0.3%0.5%。在多波系超声速进气道中，总压恢复系数主要取决于来流马赫数和激波系的组织情况。当超声速飞行时，激波会产生很大的总压损失，严重影响飞机和发动机的性能。因此如何减少总压损失是超声速进气道设计中一个极其重要的问题。流量系数定义为进入进气道的实际质量流量与进口前自由流不经扰动（即理想设计状态）直接进入进气道的质量流量之比，以1表示（见图 2），表达式为000010011v AAv
4、AA式中00v，分别为大气密度和飞行速度；0A入口气流在远前方的预入流管截面积，指垂直于自由流方向的截面积；1A唇口截面积，也称为进口捕获面积。图 2 流量系数概念示意图流量系数是表示进气道气流捕获能力的重要性能参数，它反映进气道入口前的流动特点，流量系数最大只能等于 1，以换算参数表示的进气道出口（即发动机进口）的空气流量为,/m a corm aqq 式中,m aq-流经发动机的空气质量流量；22/,/sdsdTTpp2T-发动机进口总温，即进气道出口处的气流总温；2p-发动机进口处的气流总压；sdsdpT，分别对应于海平面标准大气压力和温度。二、超声速进气道的工作状态及特性进气道是增压部
5、件，其性能对工作条件的变化非常敏感。进气道与发动机匹配不好，不仅使进气道总压损失加大，而且可能使进气道工作不稳定，从而影响发动机的工作稳定性。因此，研究进气道与发动机的匹配有十分重要的意义。进气道与发动机的匹配主要是流量匹配。进气道与发动机之间的共同工作需满足流量连续条件：,22,221/m am aEqTpqTp式中,221/m aqTp进气道出口(发动机进口)处的流量相似参数；,22/m aEqTp发动机的需用流量相似参数。在设计状态下超声速进气道满足上式，此时进气道处于临界工作状态。当发动机转速或飞行条件变化时，发动机工作状态发生变化，流量相似参数,22/m aEqTp也发生变化，从而使
6、进气道偏离临界工作状态。而处于亚临界或超临界工作状态。1.亚临界工作状态当,22,221/m am aEqTpqTp时，即发动机需用流量相似参数小于进气道所提供的流量相似参数，按照流量连续条件，流入进气道的空气流量必须和发动机的需用空气流量相等，而多余的流量必然在进气道前方溢出，从而使进气道内的结尾正激波向上游移动。这种工作状态称为亚临界工作状态。与临界状态相比，如果飞行马赫数不变，则流入进气道的气流仍经过多道斜激波和一道结尾正激波，其波强不变，因此总压恢复系数变化不大，但是流量系数1减小。随着流量系数的不断减小，结尾正激波不断向前移动，直至推出口外，产生弓形激波，形成亚声速溢流，严重时会出现
7、进气道的亚临界喘振。2.超临界工作状态当,22,221/m am aEqTpqTp时，即发动机需用流量相似参数大于进气道所提供的流量相似参数，为满足流量连续条件，气流必然加速，结尾正激波向下游移动，导致超声速气流在进气道喉部下方的扩张段中继续膨胀加速，使结尾正激波前的马赫数增加，正激波强度增大，总压恢复系数下降，从而使进气道出口（发动机进口）处的总压2p下降。2p的下降使,221/m aqTp增大，以满足发动机的需要。这种工作状态称为超临界工作状态。在超临界状态下，气流在进气道前的流动情况不变，所以流量系数1不变，但因为结尾正激波进入进气道扩张段，激波强度加强，使得进气道的总压损失增加，总压恢复系数1减小。在严重的超临界情况下，正激波太强，可能引起管壁附面层分离，将使进气道出口流场畸变程度增加，流场不均匀，严重时可产生超临界“痒振”。亚临界喘振和超临界痒振在实际使用中都是不允许的。给定不同的进气道来流马赫数，通过流场计算可得到进气道出口反压变化时的总压恢复系数1与流量系数1，图 3 表示1与1之间的关系，这一关系即进气道特性。图 3 超声速进气道特性1Ma=Mad；2MaMad；Mad设计马赫数