冲压发动机技术讲解
冲压发动机的工作原理及应用
冲压发动机的工作原理及应用1.压缩阶段：在压缩冲程过程中，活塞向上移动，将气缸中的混合气体通过压缩使其进一步升温。
冲压发动机采用了特殊的冲压设计，通过改变气缸孔的形状和尺寸等参数，实现更高的压缩比。
这种设计可以提高燃烧效率，减少能量的损失。
2.点火阶段：在活塞到达最高点的时候，点火系统将点火器激活，产生一个电火花，引燃压缩的混合气体。
这将导致混合气体的燃烧，产生高温和高压力的燃烧产物。
3.推动阶段：在燃烧产物的推动下，活塞向下移动，将压缩产生的能量转化为机械功。
同时，排气门打开，将燃烧产物排出气缸。
4.冲程重复：活塞再次向上移动，排气门关闭，重新开始压缩阶段。
1.汽车发动机：冲压发动机在汽车领域有着广泛的应用。
其高效率和低排放的特性使得冲压发动机成为汽车制造企业的首选。
并且，冲压发动机还可以实现多燃料的使用，包括传统的汽油和柴油，以及生物燃料等，具有更多的选择余地。
2.船舶引擎：船舶的长时间运行对发动机的耐久性和经济性有着很高的要求。
冲压发动机由于其高效率和低排放的特点，逐渐在船舶引擎中被应用。
由于其较小的尺寸和重量，冲压发动机还可以用于小型的快艇和游艇等。
3.飞机发动机：航空业对发动机的要求非常苛刻，需要具备高比功率、低油耗、低噪音和低排放等特点。
冲压发动机因其高效率和低排放被认为是一种具有潜力的飞机发动机。
它可以提供更高的推力和速度，同时可以减少油耗和碳排放。
4.工业应用：冲压发动机除了在交通工具中的应用，还可以在工业领域中使用。
例如，冲压发动机可以用于柴油发电机组，提供高效率和低排放的电力输出。
此外，冲压发动机还可以应用于农业机械、建筑设备和发电设备等领域。
综上所述，冲压发动机通过特殊的冲压技术，提供了更高的效率和更低的排放，广泛应用于汽车、船舶、飞机和工业等领域。
随着科技的不断进步，冲压发动机的性能将继续提高，为人类交通运输和能源利用带来更多的便利和效益。
工程热力学冲压发动机工作循环的组成及特点
工程热力学冲压发动机工作循环的组成及特点工程热力学冲压发动机是一种高效的内燃机，它利用冲压运动产生的能量来驱动汽车等机械设备。
冲压发动机的工作循环由四个基本过程组成，包括吸气、压缩、燃烧和排气过程。
本文将介绍冲压发动机工作循环的具体组成，并分析其特点。
一、吸气过程冲压发动机的吸气过程是指气缸内活塞从上死点运动到下死点，以扩大气缸容积，形成负压，吸入新鲜空气的过程。
在吸气过程中，进气阀打开，活塞向下移动，气缸内的压力降低，气缸容积增大。
此时，大气压力推动空气进入气缸，形成吸气过程。
特点：1. 吸气过程是冲压发动机的运行基础，气缸内形成的负压有利于进气效率的提高。
2. 吸气阀的开启和关闭时机决定了进气气体的进入量和进气效率。
二、压缩过程压缩过程是指活塞从下死点开始向上运动，压缩吸入的空气，使其压力和温度升高的过程。
在压缩过程中，进气阀和排气阀都是关闭状态，活塞运动使气缸容积减小，造成气体压力的增加。
特点：1. 压缩过程是冲压发动机工作循环的关键步骤，直接影响到燃烧效率和动力输出。
2. 压缩比是冲压发动机的重要参数，决定了压缩过程中气体的压力增幅。
三、燃烧过程燃烧过程是指压缩气体达到一定温度时，喷入燃油并着火燃烧的过程。
燃烧过程是冲压发动机能量转化的关键环节，通过燃烧释放的热能推动活塞运动。
特点：1. 冲压发动机燃烧过程通常采用内燃式燃烧，即通过点火使燃油和空气混合物燃烧，产生高温高压气体。
2. 燃烧过程中，燃烧室内的压力和温度迅速升高，推动活塞向下运动，产生工作功。
四、排气过程排气过程是指活塞从下死点开始向上运动，将燃烧产生的废气排出燃烧室的过程。
在排气过程中，排气阀打开，活塞向上移动，气缸内的压力下降，将废气排入排气管。
特点：1. 排气过程是将燃烧产生的废气有效排出的过程，对冲压发动机的后续工作循环起到重要影响。
2. 排气阀的开启和关闭时机决定了排气效率和发动机性能。
综上所述，工程热力学冲压发动机的工作循环由吸气、压缩、燃烧和排气四个过程组成。
《冲压发动机技术》课件
技术展望与发展趋势
高效燃烧技术
未来冲压发动机将采用 更高效的燃烧技术，提 高燃烧效率，降低排放
。
新材料应用
新材料的应用将进一步 提高发动机的性能和可
靠性。
智能化控制
智能化控制技术将进一 步应用于冲压发动机，
实现更精确的控制。
多学科优化设计
多学科优化设计方法将 进一步应用于冲压发动 机设计，提高设计效率
。
THANKS.
通过优化进气道设计、提高涡轮 增压器性能等方法，可以改善冲 压发动机的加速特性。
经济特性
经济特性的定义
经济特性是指冲压发动机在运行过程中的燃油消耗率 ，是衡量发动机经济性能的重要指标。
经济特性的影响因素
经济特性受到多种因素的影响，包括发动机效率、进 气流量、飞行速度等。
经济特性的优化
通过提高发动机效率、优化进气道设计等方法，可以 降低冲压发动机的燃油消耗率，提高经济性能。
冲压发动机应用案
05
例
军用飞机应用
军用飞机是冲压发动机的主要应用领 域之一。
军用飞机对冲压发动机的性能要求较 高，需要具备高推重比、高燃烧效率 和大范围工作速度等特点。
冲压发动机在军用飞机上主要用于高 空高速侦察、远程高速打击和反舰作 战等任务。
典型案例包括美国的SR-71战略侦察 机和F-15战斗机等。
采用先进的控制系统
通过采用先进的控制系统，实现对发 动机的精确控制，从而提高发动机的 性能。
冲压发动机试验与
04
验证
试验设备与测试方法
试验设备
介绍用于冲压发动机试验的设备和测 试系统，包括燃烧室试验台、进气道 试验台、喷管试验台等。
测试方法
详细说明各种试验的测试方法、步骤 和注意事项，包括稳态和瞬态测试。
冲压发动机
冲压发动机简介冲压发动机是一种高效且可靠的发动机系统，广泛应用于汽车、航空和航天等领域。
它通过冲击和挤压的方式将燃烧室中的燃料与氧气混合，从而产生高压气体，驱动发动机的转子运转，实现能量的转换。
优势1.高效能: 冲压发动机利用冲击和挤压的方式将燃料和氧气混合，可实现更高的燃烧效率，相较于传统发动机可提高燃料利用率，降低能量损耗。
2.低排放: 冲压发动机在燃料和空气的混合过程中，能够更好地控制燃烧速度和温度，减少燃料中的有害物质产生，降低尾气排放。
3.减少噪音: 冲压发动机相较于传统发动机具有更平滑和连续的燃烧过程，减少了机械运动中的震动和噪音，提升了乘坐舒适性。
工作原理冲压发动机通过一系列冲击波和挤压波的相互作用，将燃料和氧气混合并升温至可燃点。
其工作原理如下：1.进气阶段: 发动机通过进气道引入大量新鲜空气，同时将燃料喷入燃烧室。
2.冲击波阶段: 燃料和空气在燃烧室内迅速混合，并被点火引燃。
由于燃烧过程中燃气的膨胀，产生的高温和高压燃气会形成冲击波。
3.挤压波阶段: 冲击波传播至发动机进气道末端时，会产生挤压波。
挤压波起到将剩余燃气重新压缩至燃烧区域的作用，从而增强燃烧效率。
4.排气阶段: 发动机将燃烧产生的高温低压气体通过排气阀门排出，同时开始新的循环。
应用领域冲压发动机的高效能和环保特性使其在多个领域得到广泛应用，其中主要包括：1.汽车行业: 冲压发动机可以降低燃料消耗和废气排放，提高汽车的性能和经济性，逐渐成为主流的动力系统。
2.航空航天: 冲压发动机在航空航天领域中具有较高的推力和效率，被广泛应用于喷气式飞机、火箭等。
3.可再生能源: 冲压发动机可以利用氢气等可再生能源进行高效燃烧转化，对于推动环保能源的发展具有重要意义。
发展趋势冲压发动机作为一种重要的动力系统，随着科技的不断进步，其发展趋势主要集中在以下几个方面：1.高压比: 随着材料科学和工艺技术的发展，冲压发动机的工作压力将进一步提高，以获得更高的效率和推力。
冲压发动机原理及技术(7-9)
具有高密度、高体积热值的液体高密度烃类燃料，与普通的喷气燃料相比，能有效提高 燃料单位体积的热值，在燃料箱容积一定时，能有效地增加导弹所携燃料的能量，降低发动 机的油耗比，从而满足导弹高速和远射程的要求；或在导弹航速和射程不变的情况下，减小 发动机燃料箱容积，使导弹小型化，从而提高导弹的机动性和突防能力。 从 20 世纪 50 年年代起，高密度燃料就一直是喷气燃料发展的重点，它的发展经历了从 宽泛的石油蒸馏筛选品到特定的高密度化合物， 从单纯烃类到混合了金属的凝胶燃料， 从天 然物质到人工合成物的复杂过程。1金刚烷 的发现和人工合成高密度燃料的发展。 金刚烷是迄今发现最好的天然存在的高密度喷气燃料 原料，但储量十分有限。人为设计、合成的高密度燃料有诸多优点，是今后发展的方向。
7.1.6. 高密度吸热型碳氢燃料
随着冲压发动机动力导弹的飞行速度越来越快， 特别是高超声速飞行器成为当今及未来 航空航天领域发展的热点， 传统的隔热防热方式已经不能满足要求， 而利用燃料进入燃烧室 燃烧之前先流经发热部件表面带走热量的工艺是最佳方案， 即燃料本身就是最经济、 最高效 的可燃冷却剂。 从单位质量的冷却能力和燃烧热值角度考虑，液氢无疑是最理想的冷却剂和推进剂。由 于液氢的定压比热和汽化潜热比碳氢燃料大， 因此液氢的总吸热能力较碳氢燃料大得多。 当 6 -1 液氢从液态温度（20K）吸热升温至 1000K 时，其热沉可达 14.082×10 J·kg 。液氢除了 具有高冷却能力外，还具有高的热值。液氢单位质量的燃烧热值为 123.187×106J·kg-1，在 飞行马赫数 Ma>8 的飞行器上， 液氢被公认是目前首选的同时满足冷却和燃烧要求的低温燃 料。但液氢燃料的使用也存在一些无法回避的问题。 （1）液氢是一种深冷的低温液体，它的液化温度很低（20K） ，要使氢液化并保持于液 化状态需要消耗能量。从理论上讲，使 H2 液化需要消耗的能量为 11.8×106J·kg-1 左右， 而实际上所需消耗的能量远高于上述理论值，因此液氢燃料的制备成本很高。 ，单位 （2）液氢燃料单位质量的燃烧热值很大，但由于其密度很小（ ρ = 0.071g.cm −3 ）
冲压发动机工作原理
冲压发动机工作原理
冲压发动机是一种利用重力和气压的原理进行工作的发动机，其工作原理如下：
首先，在冲压发动机中，燃油和空气混合物通过一个燃烧室进入发动机内部。
燃烧室通常由柱状的气缸和一个活塞组成。
当活塞向下移动时，燃油和空气混合物进入气缸内。
然后，活塞上方的气门关闭，从而使燃油和空气混合物被压缩。
当活塞向上移动时，混合物被进一步压缩，同时燃烧室内的压力也随之增加。
接下来，发动机点火系统引发一个火花，点燃燃油和空气混合物。
这引起了一个爆炸，产生了高压气体。
高压气体推动活塞向下移动，同时驱动曲轴转动。
最后，曲轴转动将活塞的线性运动转化为旋转运动，并通过连杆将动力传递给发动机的其他部件。
这样，冲压发动机就能够产生动力，并驱动机械装置的运行。
需要注意的是，冲压发动机工作的关键在于内部气体的压力差异。
通过周期性的压缩和释放气体，冲压发动机能够产生连续的动力输出。
同时，冲压发动机还具有高效率、高功率和低噪音的特点，因此在许多应用领域得到广泛使用。
火箭冲压发动机原理
火箭冲压发动机原理一、引言火箭冲压发动机是现代航空航天领域中应用广泛的发动机类型。
本文将深入探讨火箭冲压发动机的原理及其工作过程。
二、火箭冲压发动机概述火箭冲压发动机是一种将燃料和氧化剂混合燃烧后产生高温高压气体，通过喷射高速气流来产生推力的发动机。
该发动机结构简单，推进效率高，适用于航天飞行器、导弹、火箭等领域。
三、工作原理火箭冲压发动机的工作原理可以分为三个主要步骤：供氧、燃烧和喷射。
1. 供氧火箭冲压发动机需要同时供给燃料和氧化剂以产生燃烧所需的氧气。
氧化剂通常采用液氧，而燃料可以是液态或者固态。
2. 燃烧在火箭冲压发动机的燃烧室中，燃料和氧化剂混合并点燃。
通过燃烧，产生大量的高温高压气体。
这些气体通过喷嘴形成高速气流。
3. 喷射喷嘴的设计使得高速气流从喷口中喷出，产生推力。
根据牛顿第三定律，由于火箭喷出的气体流动速度非常高，反作用力将推动火箭向前运动。
四、优缺点分析火箭冲压发动机具有以下优点：1. 高推力：相较于传统的火箭发动机，火箭冲压发动机能够产生更高的推力。
2. 高效率：火箭冲压发动机在燃烧过程中能够更充分地利用燃料和氧化剂，提高推进效率。
3. 灵活性：由于其结构相对简单，火箭冲压发动机在设计和制造上较为灵活，适应不同的应用需求。
然而，火箭冲压发动机也存在以下缺点：1. 复杂的工艺：制造火箭冲压发动机需要较高的工艺要求，需要精密加工和装配，增加了工程成本。
2. 耐久性问题：由于火箭冲压发动机在燃烧过程中承受极高的温度和压力，对发动机的材料和冷却系统提出了更高的要求，耐久性是一个重要的挑战。
五、应用领域火箭冲压发动机广泛应用于以下领域：1. 航天飞行器：作为航天器的主要推进系统，火箭冲压发动机被用于将航天器送入太空轨道。
2. 导弹武器：火箭冲压发动机具有快速响应和高度可控的特点，被广泛应用于导弹系统。
3. 火箭发射器：火箭冲压发动机被用于火箭发射器的推进系统，实现飞行器的瞬间加速。
4. 航空领域：火箭冲压发动机在航空领域的垂直起降飞机和无人机等领域也有应用。
冲压发动机工作原理
冲压发动机工作原理
冲压发动机是一种利用气体动力传动的内燃机，其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 进气：冲压发动机通过进气道将空气吸入，并经过空气滤清器进行过滤，保证吸入的空气干净。
2. 压缩：进入发动机的空气经过压缩机进行压缩，增加其密度和压力。
3. 燃烧：在压缩后的空气中加入燃油，形成可燃混合物。
混合物通过点火装置引燃，产生爆发力推动活塞向下运动。
4. 排气：当活塞向下运动时，压缩燃气推动活塞推向曲轴。
废气通过排气阀门排出到排气系统中。
5. 冷却：发动机在工作过程中会产生大量热量，需要通过冷却系统降低温度，以保证发动机正常运转。
6. 传动：发动机通过曲轴将活塞线性运动转换为旋转运动，并通过传动系统将动力传递给车辆的驱动轮。
冲压发动机工作原理简单而高效，具有较高的动力输出和燃油利用率。
这种类型的发动机广泛应用于汽车、飞机和其他使用内燃机驱动的设备中。
火箭冲压发动机原理
火箭冲压发动机原理
火箭冲压发动机是一种高空飞行器上常用的一种发动机，它采用了
较为复杂的工作原理，下面就给大家详细介绍一下火箭冲压发动机的
原理及工作过程：
一、冲压发动机的原理
冲压发动机是一种燃气涡轮发动机，其原理基于牛顿第三定律，即每
个动作都有一个等价的反作用。
冲压发动机将空气与燃料混合后压缩，形成高压燃气涡流，然后加热并喷入喷嘴中，通过推力产生动力。
二、冲压发动机的工作过程
1.压气机阶段
当空气进入冲压发动机时，首先进入压气机，它负责将空气压缩到高
压状态。
压缩空气使空气密度增加，同时增加了内部能量。
2.燃烧室阶段
在燃烧室中，燃料加入压缩空气中，形成高温高压的混合气体。
然后
着火点燃混合气体生成爆炸，通过排放喷嘴，将产生的高温高压的气
体喷出去。
3.推进阶段
通过排气喷嘴，将高温高压气体迅速地推出，产生向前的推力。
推进器通常包括一个锥形喷嘴，可调整气流，以达到最大速度、效率和控制性能。
4.排气阶段
排气阶段是指将燃料燃烧后产生的废气从喷嘴中排放到大气中，使发动机在推进飞行器的同时保持平衡。
三、冲压发动机的优势
相较于其他发动机，冲压发动机有以下几大优势：
1.能够快速产生高推力，将飞行器加速到高速。
这使得小型火箭可以完成大型任务。
2.在高速飞行中，稳定性越来越高，可控性更强。
3.对环境的影响较小，减少了对大气层的污染。
4.具有较长的寿命和更少的维护需求。
总之，火箭冲压发动机是一种高效、可控、环保和寿命长的发动机，它的应用正在逐渐扩大。
冲压发动机原理
冲压发动机原理
冲压发动机是一种特殊的发动机，具有传动性能优异、可承受非常高的工作压力、高效率、体积小的优点，被广泛应用于军用装备和航空航天、民用机械等领域。
这一发动机的原理是，一种单点冲压缸使气体经过高压下的冲击压缩——双联或多联步进缸组成，形成不断地上升和下降过程，在这个过程中，形成了销和空间在气体中向前移动，依靠工作室中形成的弹性力维持发动机的正常工作，从而达到了燃料的补给和排放。
冲压发动机的优点在于，它可以提高发动机结构的强度，其拥有更大的功率和耐久性，使得发动机能够受到更严格的负载，从而提高发动机的响应能力。
此外，它具有可靠性高、操作简单、维护简单等优点，可以减少物料消耗，从而降低制造和运行成本。
在燃料消耗方面，由于冲压发动机结构细小，有良好的热性能，使它在满载工作下具有更高的热集中，使燃料燃烧的更完善，减少燃油的消耗，从而提高了整个系统的燃料效率。
因此，冲压发动机在航空航天、军事装备等领域得到广泛应用，是一种特殊的发动机，能更好的满足应用性能的要求。
超燃冲压发动机技术ppt课件
空天飞机
能够象普通飞机一样起飞, 以高超声速在大气层中飞行, 在 30km ～100km高空的飞行速度可达12～25 倍声速; 能够直接 加速进入地球轨道; 能安全返回并再入大气层, 象普通飞机一 样在大气层中滑翔并降落; 能够重复使用。 空天飞机(包括跨大气层飞机) 将作为反卫星武器平台、监视 和侦察平台、天基系统的支援平台, 在未来的空间控制和空 间战中将发挥重要作用: 迅速回收或更换与国家安全密切相 关的失效或失误的航天器(如卫星等) ;检查来历不明和可疑的 轨道飞行目标; 捕捉或摧毁不友好的航天器; 当航天器观察到 地面或空间出现严重事件时, 可用空天飞机迅速查明情况, 救 援处于困境或生病的宇航员或使他们摆脱困境。
超燃冲压发动机 技术
超燃冲压发动机技术
高超声速飞行器是指以吸气式及其组合式发动机 为动力, 在大气层内或跨大气层以Ma5 以上的速 度远程巡航飞行的飞行器. 高超声速飞行器主要 在临近空间, 以Ma6 » Ma15 的高速度巡航飞行, 其 巡航飞行速度、高度数倍于现有的飞机;同时由于 采用吸气式发动机, 其燃料比冲远高于传统火箭 发动机, 而且能实现水平起降与可重复使用, 因此 空间运输成本将大大降低. 高超声速飞行器技术 的发展将导致高超声速巡航导弹、高超声速飞机 和空天飞机等新型飞行器的出现, 成为人类继发 明飞机、突破音障、进入太空之后又一个划时代 的里程碑.
革命性的动力系统
首先, 由于巡航飞行马赫数远远高于传统战斗机, 现有的吸气 式发动机已不再适用. 当马赫数高于3 时由于进气道激波产生 的压缩已经很强, 不再需要压气机,而应当采用冲压发动机; 而 当马赫数达到6 左右时, 气流的总温已达1500K以上, 传统的亚 声速燃烧冲压发动机效率大大降低; 而如果保持进入发动机 的气流为超声速, 在超声速气流中组织燃烧, 发动机仍能有效 地工作, 这就是超声速燃烧冲压发动机(scramjet-supersonic combustion ramjet, SSCR). 超燃冲压发动机在Ma6 以上的性能 远高于亚燃冲压发动机, 它能工作到Ma12 » Ma15 左右
固体冲压发动机原理
固体冲压发动机原理
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊固体冲压发动机原理。
想象一下，这固体冲压发动机就像是一个超级大力士，能产生巨大的力量推动东西前进。
简单来说呢，固体冲压发动机主要由进气道、燃烧室和喷管这几个关键部分组成。
空气就像个调皮的小朋友，从进气道呼呼地跑进来。
然后呢，固体燃料在燃烧室内就开始“燃烧自己，照亮别人”啦，产生大量的热能。
这就好比我们吃了好多好吃的，身体就有了能量。
这些热能让空气迅速膨胀，变得超级有力量。
最后，这些充满力量的空气就像短跑运动员一样，从喷管冲出去，产生强大的推力，推动着飞行器或者其他东西向前飞呀飞。
可以说固体冲压发动机就是个厉害的能量转化器，把固体燃料的能量转化成前进的动力。
就像我们骑自行车，脚用力蹬，车子就跑起来啦。
是不是还挺有趣的呀？好啦，关于固体冲压发动机原理就先说到这儿啦，大家明白了不？。
冲压发动机原理
冲压发动机原理冲压发动机是一种以冲压作为基本动力来输出动力和能量的发动机。
它不是通过发动机自身来供应动力，而是通过充分利用外部冲击能量来供应动力和能量，从而达到发动机的工作的要求。
它的基本原理是将受力的冲压活塞推动某些工作介质，从而将动力传递给发动机的轴，使旋转发动机输出转矩以及动能。
冲压发动机的特点是具有高负载能力，可在小体积的情况下实现较大的输出功率，常见的应用有航空航天行业的发动机，汽车行业的发动机和工程机械行业的发动机，也能够应用于水下船舶和航行器。
冲压发动机的基本工作原理是将冲击能量转换成动力输出，它是通过一根圆柱形的活塞，在内部安装着一个可拆卸的活塞销，结合特殊的内容及结构而具有良好的抗腐蚀能力，同时，在活塞外表面安装着一个活塞环，它可以让活塞在内部的活塞销上受力，因而能够在活塞环的附着面上形成一个可以传输力的接触表面。
冲压发动机的工作过程是这样的：当外部冲击能量通过活塞环附着的接触表面传输到活塞上时，将会形成一个瞬间的冲击力，活塞便会随着冲击能量的转化而瞬间向外推动，活塞销在活塞的推动下会随着活塞向外移动，然后将力传输到轴上，从而输出转矩和动能。
冲压发动机的特点之一就是它具有高负载能力，为了实现高负载能力，发动机内部的结构采用了特别的设计，例如增加活塞的摩擦面的比例，以及内部活塞销的组合形式，结合特殊的配置，使得冲压发动机可以在较小的体积下实现较大的输出功率。
冲压发动机不仅具有高负载能力，而且还具有较高的刚性，它可以适应多种复杂的工况，比如高温、低温和极端低温等工况，因而适用于航空航天、汽车、工程机械、以及船舶行业的发动机。
总之，冲压发动机是一种以冲压作为基本动力来输出动力和能量的发动机，它的基本原理是将受力的冲压活塞推动某些工作介质，从而将动力传递给发动机的轴，使旋转发动机输出转矩以及动能。
冲压发动机具有高负载能力、较高的刚性以及可适应多种复杂工况的特点，因而应用于航空航天、汽车、工程机械和船舶等行业，受到了广泛的应用。
冲压发动机的工作原理及应用讲稿
冲压发动机的工作原理及应用讲稿1. 冲压发动机的定义和基本原理冲压发动机是一种利用内燃机的工作原理，通过往内燃机的活塞上施加冲击力以增加其输出功率的装置。
其基本原理是通过在内燃机的曲轴上安装一个与气缸运动同步的冲压杆，当曲轴旋转时，冲压杆将在活塞上施加一个冲击力，使活塞的运动更为充分，从而增加内燃机的输出功率。
2. 冲压发动机的主要组成部分冲压发动机由以下几个主要组成部分构成：•活塞：负责在内燃机中产生冲压作用；•曲轴：用来同步冲压杆的运动，使其与活塞的运动保持一致；•冲压杆：将曲轴的运动转化为冲击力施加在活塞上；•燃烧室：负责燃烧燃料，产生高温高压气体供给活塞运动；•进气系统：将空气引入燃烧室；•排气系统：排出燃烧后的废气。
3. 冲压发动机的工作原理冲压发动机的工作原理如下：1.活塞下行：当活塞处于下行阶段时，曲轴绕中心轴旋转，推动冲压杆向下运动；2.冲压杆施加冲击力：冲压杆通过连杆将旋转运动转化为垂直冲击力，并施加在活塞上；3.活塞上行：受到冲击力的作用，活塞向上运动，从而带动曲轴旋转；4.燃料燃烧：进入燃烧室的燃料被点燃，产生高温高压气体；5.活塞下行、排气：活塞再次下行，将废气排出燃烧室；6.循环再现：上述步骤循环不断进行，产生连续的动力输出。
4. 冲压发动机的应用领域冲压发动机在以下领域有广泛的应用：•汽车工业：冲压发动机作为传统汽车动力的主要形式，广泛应用于汽车制造中；•航空航天工业：冲压发动机在飞机、火箭等交通工具中，常被用作主要的驱动装置；•农业机械：农用机械中的柴油发动机，常采用冲压技术以提高动力性能；•工业设备：包括起重机械、挖掘机等工业设备，常使用冲压发动机作为动力来源。
5. 优点和挑战冲压发动机相比于传统的活塞发动机具有以下优点：•输出功率高：冲击力的施加使活塞的运动更为充分，从而提高了发动机的输出功率；•燃烧效率高：冲压发动机通过增加活塞运动的幅度，使得燃料能够更充分燃烧，提高燃烧效率；•适应性强：冲压发动机在各个应用领域都有广泛的应用，满足不同业务需求。
宽马赫数冲压发动机
它的飞行工作马赫数范围在2~7之间，主燃料为液态碳氢燃料(煤油等) 。
采用的Байду номын сангаас理
这类发动机采用可调(或可抛)尾喷管喉道的办法，实现亚燃冲压发动机转换到超燃冲压发动机的工作过程。 当飞行马赫数达到4.5~5.0时，发动机燃烧室山亚燃燃烧室变为超燃燃烧室。这种双燃式冲压发动机在预燃室中 实现碳氢燃料点火与燃烧。对双燃料（氢十煤油）来说，可用燃烧的氢点燃煤油，无需预燃室。该发动机在飞行 马赫数2.0一2.5接力工作时，具有足够的推力，用于加速飞行器。
宽马赫数冲压发动机
航空工程术语
目录
01 定义
03 采用的原理
02 马赫数范围 04 应用
宽马赫数冲压发动机是指通过几何调节在亚声速燃烧到超声速燃烧的宽马赫数范围工作的液体冲压发动机。
定义
宽马赫数冲压发动机是指通过几何调节在亚声速燃烧到超声速燃烧的宽马赫数范围工作的液体冲压发动机。
马赫数范围
应用
宽马赫数冲压发动机可用在远程高速飞行的导弹和无人驾驶飞机上，天地往返系统也可采用。对一次性使用 的导弹武器，采用结构简单的可抛喉道 。
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冲压发动机与涡轮冲压发动机
冲压发动机与涡轮冲压发动机冲压发动机与涡轮冲压发动机都属于喷气发动机，前者适用于导弹，后者一般用于高速歼击战斗机。
下面分别简要介绍这两种发动机的工作原理。
冲压发动机冲压发动机是一种气动热力涵道喷气发动机（见图1）。
他没有任何主要的旋转部件，只包含一个扩张形进气涵道和一个收敛形或者收敛-扩张形出口。
当该发动机在外部动力作用下向前运动时，空气被压入进气道。
随后空气流经扩张形涵道，其速度也就是动能降低，但压力能增加。
在燃油燃烧的作用下，空气的总能量增加，膨胀的燃气通过出口涵道加速并排出，从而产生推力。
因为静止的空气无法与燃油充分混合，燃气不能良好燃烧，使得发动机在较短时间内不能产生足够的推力；所以冲压发动机开始工作的前提条件是，必须首先获得一定的向前运动的速度。
正是由于这个特性，决定了这种发动机不适合作飞机的动力，而只适合作导弹和靶机的动力。
现在一般的中远程导弹和巡航导弹都采用冲压发动机，在冲压发动机的后部装有一级以上的火箭发动机。
导弹发射时，火箭发动机首先点火工作；当导弹达到一定的速度和高度后，火箭发动机停止工作，接着冲压发动机开始工作，最后将导弹送往指定的目标。
涡轮冲压发动机涡轮冲压发动机将涡轮喷气发动机与冲压喷气发动机有机结合起来，在高超音速时具有良好的性能。
这种发动机的周围是一涵道，前部具有可调进气道，后部则是带可调喷口的加力喷管（见图2）。
起飞和加速期间，其加力燃烧室工作，该发动起一常规涡轮喷气发动机的作用；在马赫数3以下的其他飞行状态，加力燃烧室不工作（见图2a）。
当飞行器加速通过马赫数3时，涡轮喷气发动机关闭，进气道的空气借助于导向叶片绕过压气机，直接流入加力喷管。
该加力喷管成为冲压喷气发动机的燃烧室（见图2b)。
这个时候，该发动机起一冲压喷气发动机的作用。
涡轮冲压发动机适合要求高速飞行并维持高马赫数巡航状态的飞行器。
一般用于高速歼击战斗机。
冲压发动机
超燃冲压发动机
超声速燃烧冲压式发动机，它简称超燃冲压发动机，可以在攀升过程中从大气里攫取氧气。放弃携带 氧化剂，从飞行中获取氧气，节省重量，就意味着在消耗相同质量推进剂的条件下，超燃冲压发动机能够 产生 4 倍于火箭的推力。
1 基本概况 简介 超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时，超燃冲 压发动机的飞行 M 数在 8 以下，当使用液氢燃料时，其飞行 M 数可达到 6~25。超声速或高超 声速气流在进气道扩压到位置 4 的较低超声速，然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入， 在超声速燃烧室中与空气混合并燃烧，最后，燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。
2 原理
这种发动机压缩空气的方法，是靠飞行器高速飞行时的相对气流进入发动机进气道中减速， 将动能转变成压力能（例如进气速度为 3 倍音速时，理论上可使空气压力提高 37 倍）。冲压 发动机的工作时，高速气流迎面向发动机吹来，在进气道内扩张减速，气压和温度升高后进入
燃烧室与燃油（一般为煤油）混合燃烧，将温度提高到 2000 一 2200℃甚至更高，高温燃气随 后经推进喷管膨胀加速，由喷口高速排出而产生推力。冲压发动机的推力与进气速度有关，如 进气速度为 3 倍音速时，在地面产生的静推力可以超过 200 千牛。 3 工作程序
工作原理 冲压发动机只有三个主要部件——扩压器，燃烧室和尾喷管。虽然它只由很简单的三个管 道形的部件构成，但是它可以发出非常大的推力，并且推力随飞行速度的增大而迅速增大。例 如，一个横截面只有 1 平方公尺的冲压发动机在 11 公里高空，以速度为 3.5 倍音速飞行时 (M=3.5)，可以产生推力大约是 30，000 公斤(即 30 吨)。这时它推进的功率达到 414，000 匹 马力，这相当于 200 个火车头的功率。若是在低空飞行，由于空气密度大功率还要增加。这样 一台发动机有多重呢？最多不会超过 1 吨。从这里可以看到它强大的工作能力。
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练习：试计算比冲的大小。
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
I sp
F 1259 .7 9841 .4 (N s/kg) fu m 0.128
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
6.2 火箭冲压发动机
火箭冲压发动机是火箭与冲压相对独立的一种冲压发动机。
空气 p0 空气
p1 火箭燃气 混合燃气
Q12 ( 1) h01
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
练习：某冲压发动机燃烧室入口总温 T01=350 K ，燃烧加入的热量达到 Q12=1306 kJ/kg，求发动机的加热比。已知燃气的气体常数Rg=287.04 J/kg.K，比热比g =1.3。
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
F peAe
Aa Ae
结合上述两式，得
Ve m aVa pe Ae pa Aa e pdA F m
Aa A
(b) x
冲压发动机控制体示意图
第六章 冲压推进技术
Ve m aVa pe Ae pa Aa pdA F m
Aa Ae
现代推进原理与进展
例：某冲压发动机燃烧室入口总温T01=350 K，燃烧加入的热量达到Q12=1306 kJ/kg，求发动机的加热比。已知燃气的气体常数Rg=287.04 J/kg.K，比 热比g =1.3。 解： c p
gRg g 1
1243 .8 (J/kg.K)
T02 Q12 1306 103 1 1 4.0 T01 c pT01 1243 .8 350
空气 空气
二次进气固体燃料冲压发动机示意图
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
下面分析突扩燃烧室的流动规律。取控制体如图所示。
连续方ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
引入流量比
m 4 1 2 m
Q24 A3 As
A2
A4
流量比与空燃比的关系
m fu 4 m m m 1 2 1 fu 1 2 2 2 m m m r
冲压发动机的输入动量与输出动量
回忆：火箭发动机的推力公式？
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
. maVa
R
. mVe
取整个冲压发动机为控制 体，满足动量定律
Ve m aVa Rm
pa p paAa
(a)
合力R包括四部分力，为
R pe Ae pa Aa pdA F
Ve m aVa ，只要分别计算各个参数即可。 解：由推力公式，完全膨胀时 F m
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
a) b) c)
Va Ma a 2.5 300 750.0 (m/s)
a r aVa Aa 1.0 750.0 0.002 1.5 (kg/s) m
突扩燃烧室流动控制体
动量方程：
4V4 m 2V2 p2 A2 p3 ( A3 A2 ) p4 A4 m
能量方程：
h0 4 h0 2 Q24
04 同样引入加热比表示能量的加入，即 T 02
T
第六章 冲压推进技术
s
0.96
现代推进原理与进展
s
1.0
突扩总压恢复系数
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
空气进气道
固体火箭推进剂 可爆破进气口 可抛掉的 火箭喷管 内衬 冲压发动机 喷管
弹头
冲压发动机燃料
整体式冲压发动机结构原理图
整体式火箭冲压发动机集 成了火箭和火箭冲压发动 机，由火箭提供助推加速 到超声速2马赫数以上，然 后冲压发动机工作，其典 型部件为可爆破进气口、 可抛掉的火箭喷管和共用 燃烧室。
Ve m aVa Ae ( pe pa ) pa ( Ae Aa ) pdA m
Aa
Ae
Ve m aVa Ae ( pe pa ) e pa dA e pdA m
Aa Aa
A
A
Ve m aVa e ( pe pa ) ( pa p )dA m
FA F Amax
F fu m
b) 比冲——单位时间燃烧单位质量推进剂所产生的推力，即
I sp
c) 推重比——单位重量所产生的推力，即
R F W
d) 推力系数——定义为单位迎风面积的推力与迎面气流动压的比值，即
CF F qa A
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现代推进原理与进展
例：已知某冲压发动机固体燃料密度rp=1600 kg/m3，燃烧面积Ab=0.1m2， =0.8mm/s。飞行马赫数Ma=2.5，进口流束面积Aa=0.002m2。设 燃速 r 喷管扩张比为1.5，燃烧室燃烧温度T0=1800K，燃气的气体常数 Rg=320 J/(kg.K)，比热比g =1.3，试计算发动机的推力和比冲。（已知高空空气 ra=1.0 kg/m3，a=300m/s，完全膨胀）
fu rp Ab r 1600 m .0 0.1 0.8 103 0.128 (kg/s)
m a m fu 1.628 (kg/s) ∴ m
.8 (m/s) d) Ve RgT0 FV 32018001.93 1464
Ve m aVa 1.6281464 .8 1.5 750.0 1259 .7 (N) ∴ F m
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
6.1 推力 6.2 火箭冲压发动机 6.3 固体燃料冲压发动机 6.4 进气道
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
6.1 推力
与前述发动机相比，结构上吸气式发动机（如冲压发动机）的 显著不同是存在进气道，从动力学分析，它对推力存在影响。
. maVa
. mVe
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
连续方程：
rVA Const m
Q12 1 2
rV Const （等通道A不变）
h01
h02
动量方程：
p rV 2 Const
燃烧室加热流动示意图
能量方程：
h0 2 h01 Q12
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
冲压发动机中常用加热比来表示加热量的多少，即
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6.3 固体燃料冲压发动机
固体燃料冲压发动机是一种固体燃料与空气冲压过程浑然 一体的发动机。因此，结构上简单紧凑，效率高。
A3 空气 A2
再附着点
突扩燃烧室
补燃室
固体燃料冲压发动机示意图
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
a) 与火箭冲发动机相比，结构简单，比冲高，一般工作压强更低（一般 1MPa以下），故喉部直径更大。 b) 固体燃料冲压发动机的燃烧稳定性主要由突扩燃烧室的突扩比决定。 突扩比eA定义为突扩燃烧室内截面面积与空气进口截面面积之比，
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现代推进原理与进展
总压恢复系数
s
p02 p0a
1 自由流 pa p0a Va
2 进气道出口 p2 p02 V2a
动能效率
V22a / 2 Va2 / 2
冲压发动机进气道参数变化
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
6.4.1 进气道分类 6.4.2 亚声速进气道 6.4.3 超声速进气道
fu m a ，因此，初步设计时，可取 一般冲压发动机中，燃料流量很小，即 m
m a m (Ve Va ) Ae ( pe pa ) F m
完全膨胀
(Ve Va ) F m
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现代推进原理与进展
与推力有关的几个性能参数： a) 单位迎面推力——发动机推力与最大横截面积之比，即
s
p 03 p 02
0.7
0
2.0
4.0
6.0
8.0
eA
0.7 0
0.2
0.4
0.6
0.8
l2
0.8
0.3
l4 ls
0.2 0.4 0.6 0.8
l4 ls
0 2.0 4.0 6.0 8.0
0.2 0.1
eA
0
l2
突扩燃烧室典型参数变化规律
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
6.4 进气道
冲压发动机依靠空气提供的 氧与燃料燃烧才能进行有效的工 作。因此，如何让空气高效率的 进入发动机是冲压发动机首先要 解决的问题——这就是进气道设 计。
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
整流罩/唇罩 进气道 中心锥
燃烧室
外罩
喷管
唇口/进气口
典型冲压发动机结构示意图
因此，冲压发动机是一种吸气式发动机（air-breathing engines ）。
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现代推进原理与进展
Isp(N.s/kg)
冲压发动机 10000 固体火箭发动机 2000 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Ma
火箭冲压发动机示意图
第六章 冲压推进技术
现代推进原理与进展
a) 这里的火箭又称为燃气发生器（gas generator），根据喷出燃气是否达到 临界状态， 火箭冲压发动机由分为临界火箭冲压发动机和非临界火箭冲 压发动机两种；其设计必须考虑外压的影响，即 p0和 p1的关系；火箭冲 压发动机的工作压强 p1常较低，一般4~6 MPa以下，故喷喉较大。 b) 火箭燃气与空气要充分混合，以提高燃烧效率——故一般燃烧室较长。 c) 燃烧室中的流动可以近似为加热流动。