第三部分 涡喷发动机典型部件

0 c0 A0 A0 i 0 c0 Ai Ai
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3.1.1 概述 2. 进气道的基本参数
3）阻力系数 Cxi
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3.1.1 概述 2. 进气道的基本参数
3）阻力系数 Cxi
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是推进系统的一个组成部分。虽然有时候它还是飞机 结构的一部分，但那只是结构上的需要而已。
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3.1.1 概述 1. 进气道的必要性

进气道基本功能
引导外界空气进入压气机，输送和调整气流； 调整气流流场，使其出口均匀； 飞机超声速飞行时，减小进气道出口马赫数，扩压。

而q(i)或(Mi)主要是决定于发动机的工作状态，M0与Mi 无直接关系。所以，随着飞行M数的变化(或q(0)的变 化)， 是变化的。
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3.1.2 亚音速进气道 2. 进气道的流量系数变化
A0 q(i ) Ai q(0 )
(1)当M0下降时， 增加，可大于1，出现如图(b)所示的流 动模型。若M0=0，则F →∞，流动模型如图(a)所示， 气流从前面各方进入进气道。
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3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
压气机进口截面的流量为：
qma
* mp 2 A2 q (2 )
T2*
当发动机工作状况不变 ，q(2 ) 不变时，
* i变 p2变 qma改变 影响发动机推力
i
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表征气体流动的流动损失，亚音速进气道一般为0.94~0.98。
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3.1.1 概述 2. 进气道的基本参数 2）流量系数 i
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3.1.3 超音速进气道
（1）外压式进气道
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3.1.3 超音速进气道
（1）外压式进气道
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3.1.3 超音速进气道
（1）外压式进气道
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3.1.3 超音速进气道
（2）内压式进气道
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3.1.1 概述 2. 进气道的基本参数
3）阻力系数 Cxi
以下两种情况分别地都会使得外阻明显增加。 超音速飞行时，如果激波不贴口，会有附 加阻力。 进气道唇口的存在使外流急剧加速，有可 能引起气流分离或形成超音速区。
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3.1.1 概述 2. 进气道的基本参数

在设计条件下的流动模型和 参数沿流程的变化。
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3.1.2 亚音速进气道 1. 进气道的流动模型
M1为压气机进口的M数
M0 Mi M1
，它决定于发动机的转 速和进口的总温T1*； Mi为进气道的进口M数 ，决定于M1，与飞行的 M数M0没有直接的关系 。
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3.1.3 超音速进气道
（2）内压式进气道
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3.1.3 超音速进气道
（2）内压式进气道
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3.1.3 超音速进气道
（3）混合式进气道
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3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
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3.1.2 亚音速进气道 4. 亚音速进气道在超音速条件下工作
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3.1.2 亚音速进气道 3. 亚音速进气道在亚音速条件下工作
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3.1.3 超音速进气道 1. 超音速进气道基本工作原理
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3.1.3 超音速进气道 1. 超音速进气道基本工作原理
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4）稳定裕度
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3.1.1 概述 3. 进气道的主要类型
①
②
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3.1.1 概述 3. 进气道的主要类型
③
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3.1.1 概述 3. 进气道的主要类型
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3.1.1 概述 3. 进气道的主要类型
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3.1.1 概述 3. 进气道的主要类型
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3. 进气道的主要类型
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3. 进气道的主要类型
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3. 进气道的主要类型
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3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
（3）喘振 正激波被推出口外之后，由于正激波比较强，与锥面附 面层干扰的结果很容易出现分离，在分离之后，损失增 加，使喉道的有效流通面积减小，流量受堵，迫使激波 更加前移，强度更加加强，激波直往前推，直到锥面的 顶部附近，附面层比较薄，波后不再分离了，损失突然 减少，喉道通畅了，激波又后移。 由此交替进行，产生流量和压力的低频大振幅脉动，这 就是进气道喘振。 它的危害甚大，不仅使发动机性能下降，面且有可 能造成发动机熄火或损坏机件。

超音速进气道的工作特性比较敏感，它取 决于飞行M数和发动机的工作状态。当偏离 设计点后，对于不可调节的超音速进气道， 飞行M数变化不仅会影响波系角度，而且与 发动机工况变化类似，会使进气道出口换算 流量q(1)变化，从而引起进气道工况变化， 从临界转为亚临界或超临界。
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第三部分 涡轮喷气发动机的部件
§ 3.1 进气道 § 3.2 压气机
§3.3 § 3.4 §3.5 §3.6
涡轮 燃烧室 加力燃烧室 尾喷管
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§ 3.1 进气道
3.1.1 概述
3.1.2 亚音速进气道
3.1.2 超音速进气道
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课时安排：56学时 民用航空系 刘磊 办公室：A1S-311
课程结构

绪论 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
航空发动机发动机发展回顾与展望 第11章 热力学和气体动力学基础 第1章 航空燃气轮机的工作原理 第2章 发动机部件工作特性 第3,4章 典型发动机工作特性 第5,6,7,8,9章 其他发动机机简介 第10章
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3.1.3 超音速进气道
（2）内压式进气道
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3.1.3 超音速进气道
（2）内压式进气道
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3.1.3 超音速进气道
（2）内压式进气道
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进气道前方气流的速度是由飞机的飞行速度决定，进气道 出口气流速度是由发动机的工作状态确定，两者一般不等， 进气道要在任何情况下满足气流速度的转变。
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3.1.1 概述 2. 进气道的基本参数
1）总压恢复系数
i
* p2 ——进气道出口截面的总压 i * p0 ——进气道前方未扰动气流的总压
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3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
（4）嗡鸣 当进气道处于超临界工况时，扩压段中正激波后移， 波的强度加强，当其达到一定强度后，会出现强分离造 成的高频振动，叫做嗡鸣。 造成嗡鸣的原因与上面(3)相反，是转速上升或进气的 总温T1*下降，发动机需要更多的流量，而流量受到进 气道喉道的限制，所以，会使正激波自动地后移，增加 激波强度，使p1*下降，则使压气机进口的q(1)上升。 当正激波加强到一定的程度时，在扩压段反压的作用下 有可能在激波后出现分离，在分离后，总压p1*下降， 激波前移，分离消失，这时总压p1*又不适应发动机需 要的密流函数，激波又后移，由此交替进行，造成压力 脉动，出现嗡鸣。
(a)
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(b)
3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
（1）波系角度变化，交点不再落在唇口上

此外，例如轴对称进气道受到气流迎角或侧滑角的影响 时，破坏了波系的对称性，在对称的部位上有可能同时 出现上述两种不同的情况。
54
3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
（2）扩压段的正激波被推出口外 出现这一现象的原因是发动机所需要的流量小于进气道 所提供的流量，在压气机前反压增加，正激波前移，直 至被推出口外。 这种现象出现在发动机转速下降或进口总温T1*增加的 时候。 出现这一现象，破坏了波系的组织，会使i下降 ， <1，外阻增加，并可能导致喘振。
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3.1.2 亚音速进气道 3. 亚音速进气道在亚音速条件下工作
A0 q(i ) Ai q(0 )
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3.1.2 亚音速进气道 3. 亚音速进气道在亚音速条件下工作
A0 q(i ) Ai q(0 )
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3.1.2 亚音速进气道 3. 亚音速进气道在亚音速条件下工作
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3.1.1 概述
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3.1.1 概述 1. 进气道的必要性
发动机压气机的进气轴向速度都是亚音速，例如在设 计条件下，进口轴向M数不超过0.7，而目前的飞机却 经常在超音速下飞行。 离开设计条件时，压气机进口M数和飞行M数的变化 也是不一致的。这就需要有一段管道，通过它气流减 速扩压，然后进入压气机。
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3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
（4）嗡鸣
嗡鸣的特点是频率高，振幅小，嗡鸣本身会使发动 机的推力略有下降，一般来说，危害不大。但超临界工 况本身引起的压力恢复下降，带来推力下降的影响是不 能忽视的。
58
3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
喘振与嗡鸣
激波位置 喘振 嗡鸣 前移 后推 频率 低 高 振幅 大 小 危害 大 小
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3.1.3 超音速进气道 3. 超音速进气道特性
（1）波系角度变化，交点不再落在唇口上 当飞行M数下降时，如图(a)所示，激波交点前移，通常 叫做亚临界工作状态， <1，要产生较大的附加阻力。 当飞行M数增加时，如图(b)所示，通常叫超临界工作状 态，这时候i要下降，激波交点进入进气道，有可能影响 进气道的稳定工作。
（a）混合式进气道 •入口气流为超声速； •内部气流通道为收敛扩张型；
（c）内压式进气道 •入口气流为飞机速度； •内部气流通道为收敛扩张型； • 超音速转变为亚音速 全在气流通道里面完 成。
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3.1.3 超音速进气道
（1）外压式进气道
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3.1.2 亚音速进气道 2. 进气道的流量系数变化

根据流量连续有
K
* p0 Aபைடு நூலகம் q (0 )
T
* 0
K
pi* Ai q (i ) Ti
*
等熵条件（总参数不变）得
A0 q(i ) Ai q(0 )
27
3.1.2 亚音速进气道 2. 进气道的流量系数变化
A0 q(i ) Ai q(0 )
29
3.1.2 亚音速进气道 2. 进气道的流量系数变化
A0 q(i ) Ai q(0 )
(2)当M0增加时， F下降，图(c)表示F <1。 (3)当M0>1时，在进气道前出现脱体激波，如图(d)所示。气 流经过正激波，总压有损失，静压上升，激波后气流继续 滞止，直到进气道进口Ai截面，M数达到Mi，相应地恰好 是发动机对进气道所要求的q(i)。如果飞行M数有变化， 则自动调整激波强度和相对位置。
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3.1.3 超音速进气道 1. 超音速进气道基本工作原理
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3.1.3 超音速进气道 1. 超音速进气道基本工作原理
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3.1.3 超音速进气道 2. 超音速进气道的类型
（b）外压式进气道 •入口气流为超声速； •内部气流通道为扩张 型；
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3. 进气道的主要类型
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3. 进气道的主要类型
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3.1.2 亚音速进气道
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3.1.2 亚音速进气道 1. 进气道的流动模型
一定的进气道，它的进口 流动模型取决于发动机的工 作状态和飞行的M数。