第二章进气道

p 1
—进气道出口气流总压的平均值
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冲压比πi
进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值
表达式
* i
p
* 1
p0
冲压比越大, 表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大
根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系
ii 12 1M a 1i 12 1V R 20 T 1
影响参数
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流量系数φi 的变化规律
当在地面工作时: V＝０ Ma＝ ０, A0＝∞, φi＝∞
表明气流从前面各方进入进气道
当Ma01＞Ma0时, 唇口处气流 马赫数大于飞行马赫数，气流 在管外应加速, 亚音速气流要 加速, 流道形状必须收敛, 所 以A0＞A01, φi＞１
进气道进口流动模型(流线谱)
第二章 进气道
❖ 定义
狭义：飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段 管道（对于涡喷发动机）
短舱进口到风扇进口（对于涡扇发动机）
广义：指进气系统，除了上述管道之外，还包括防 喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外 来物进入的防护装置等
本课程中所指的一般为进气系统
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进气道
发动机在试车台上试车
在没有流动损失的情况下, 进气道的冲压比随飞行速 度的变化规律
随着飞行速度的增大, 冲 压比变大
而且飞行速度越大,冲压 比增加的越快。
冲压比随飞行速度的变化
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大气温度T0
当飞行速度和流动损失一定时, 大气温度越高, 冲压 比越低。
由于大气温度是随着飞行高度而变化的, 所以,当飞 行速度和流动损失一定时, 随着飞行高度的变化, 冲 压比变化规律:
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出口流场的崎变指数
进气道出口流场不均匀对发动机的稳定工作有很大 影响, 会使压气机喘振和燃烧室熄火，因此要求进 气道出口气流流场应均匀。
描写流场均匀度的参数是畸变指数。
D
p1*,max
p* 1,min
p1*
p 1,max —进气道出口气流总压的最大值
p 1,min —进气道出口气流总压的最小值
为了减小流动损失, 在维修过程中特别注意不要损 坏进气道的形面, 保持壁面的光滑
总压恢复系数
i
p
* 1
p
* 0
定义：进气道总压恢复系数是是进气道出口处气流的总
压与来流总压之比
总压恢复系数小于１（进气道总压降低）
总压恢复系数大，说明流动损失小；总压恢复系数小， 说明流动损失小。
飞行中亚音速进气道的总压恢复系数通常为0.94－0.98。
在对流层内, 随着飞行高度H的增高, 大气温度下降, 所以冲 压比上升；
在同温层内, 由于大气温度不再随高度而变化, 这时进气道的 冲压比也就不随高度而变化,保持常数。
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流量系数φi
几何一定的进气道, 其进口流动模型取决于发动机 的工作状态和飞行马赫数
根据流量连续方程有
Kp0 T0
超音速进气道
可分为内压式、外压式和混合式三种
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亚音速进气道
❖ 组成
壳体和前整流锥
❖ 站位分析
0－0截面
进气道前气流未受扰动处 的截面
01－01截面
进气道的进口
1－1截面
进气道的出口
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亚音速进气道
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❖ 通道形状
进气道前（0-0与01-01间）是一段扩张 形的管道
前整流锥后的管道稍有收敛
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当Ma01＝Ma0时, 气流 速度在管外保持不变,
所以A0＝A01, φi＝１
当Ma01＜Ma0时, 气流 在管外应减速, 亚音速
气流要减速, 流道形状
必须扩张, 所以A0＜ A01, φi＜１
内部流动损失
粘性摩擦损失
由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的 内壁面应做得尽可能的光滑, 以减小摩擦损失
气流分离损失
由气流附面层离体而产生的, 当通道内扩张度过大时就容易产生 因而它取决于通道内气流的压力梯度和通道的扩张角
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气流流过进气道外壁面时, 也存在粘性摩擦损失和 分离损失
❖ 进气道内参数变化规律
扩张段
速度V下降，压力P和温度T升高，也 就是空气受到压缩。由于空气本身速 度降低而受到的压缩叫做冲压压缩。
收敛断
气流速度稍有上升, 压力和温度稍有 下降, 这样可以使气流比较均匀地流 入压气机保证压气机的正常工作。
❖ 进气道内进行的能量交换
动能转变为压力位能和热能
流动损失、飞行速度和大气温度
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影响参数分析
流动损失
当大气温度和飞行速度一定时, 流动损失大, 总压恢复系数小, 则冲压比减小;
另外由于流动损失大, 使压气机进口的空气压力低, 还会引起 进入发动机的空气流量减小
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飞行速度V:
当大气温度和流动损失一 定时, 飞行速度越大, 则冲 压比越高。
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❖ 进气道的功用
在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利地 引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶 片的振动和压气机失速;
当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时, 通过冲压 压缩空气, 提高空气的压力。
❖ 涡轮喷气发动机的进气道分类
亚音速进气道
主要用于民用航空发动机 大多采用扩张形的亚音速进气道
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气流参数沿流程的变化
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❖性能参数
空气流量
计算公式 影响因素
qm,a VAK
p0* T0*
A0q(M)a
Байду номын сангаас
大气密度ρ, 飞行速度V 和压气机的转速n
大气密度ρ越高, 进入发动机的空气流量越多
▪ 大气密度受大气温度和飞行高度H的影响
✓ 大气温度越高空气密度越低。
✓ 飞行高度越高空气密度也越低
A0qMa KpT1 1
A1qM1a
从0截面到01截面的流动是定熵绝能过程，有 p0* p0*1 T0* T0*1
定义：
进气道远前方截面的面积A0与进气道唇口处的面积A01 （又叫捕捉面积）的比值为流量系数, 用符号φi表示
表达式
i
A0 q(Ma01) A01 q(Ma)
φi代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流量 与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。
飞行速度V越大, 则进入发动机的空气流量也越多
压气机转速n越高, 进入发动机的空气流量越多
▪ 压气机的转速n将影响压气机进口处气流参数及进气道前方气流 的流动状况，也会影响进入发动机的空气流量
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流动损失
唇口损失
由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的 有时气流还会离体 通常采用圆头较厚的唇口，使气流不易离体。