脉动喷气发动机

时间:2022-03-03 09:35:21 公文范文 浏览次数:

近十余年来,喷气航空事业的发展日新月异。随着空气动力学的发展,喷气发动机得到不断的改进。喷气发动机的理论已成为一门独立的科学。虽然还比较年青,但已取得世界各国科学界人士广泛的重视。螺旋桨发动机的霸权时代已是一去不复返了。

喷气发动机的主要工作原理,是依据牛顿的运动定律。燃料在发动机内燃烧所发出的热能,直接用来变成气流动能,它的反作用力就成为有用的推力。

喷气发动机可以分成两类:1.火箭发动机。它本身携带氧化剂及燃料。最近苏联发射的人造行星的发动机就属于这一类型。2.空气喷气式发动机。它本身只带有燃料,而氧气却是在周围空气中取得。它们可以分做压缩机式和无压缩机式。属于压缩机式有涡轮喷气发动机和涡轮螺桨发动机,属于无压缩机式有冲压式及脉动式空气发动机。

这里我们只来谈谈脉动喷气发动机。

远在1906年俄国工程师兼发明家B.B.卡拉沃金就已经建议,并于1908年制成脉动喷射燃气涡轮,它具有四个燃烧室,每个长3米,每秒钟循环30次。它与近代脉动喷射机相近似。

德国法西斯利用脉动喷气发动机制成V-1型飞弹,于1944年6月13日首次被用来轰炸伦敦,落于伦敦之北约25哩处。同月15日又曾落在伦敦市中心区。

美国则在V-1型飞弹落在英国一月后,才开始进行研究二架破损的脉动喷气发动机,并依据一中文译本而试造成功。

脉动喷气发动机其简单结构如图所示。

它由扩散器(扩压器)、进气活门、燃烧室、文氏管(导流片),油料喷嘴,中介锥形管、尾喷管等组成。

工作循环过程是:1.起动阶段。利用外面压缩空气起动,起动时压缩空气调节适当,使燃料喷入并具有适当的速度,以利于燃料与空气的适量混合,初期系利用普通火花塞点火燃烧。

2.进气阶段。经点燃后,燃烧内压力向四周传递,使进气门关闭,此时因尾部无阻力,气体即由尾部喷管排出。因燃气被排出,随着气体的惯性,燃烧室内压力逐渐降低,而发生吸气作用,进气活门被打开,放入新鲜空气。而燃料亦因压力不同而喷入燃烧室,新鲜气体经文氏管而与燃料均匀混合。

3.爆炸阶段。新混合气体与残余过浓混合气及未熄的残留燃气混合,并与高热的燃烧室壁相接触,故燃烧自进口处与四壁同时进行。爆炸后压力升高,将进气门关闭,高压气向尾喷管喷出而产生推方。由于排气的惯性,进气活门被打开,新的循环得以继续进行。

其频率为每秒40-50次,工作过程自起动后完全自动进行。

这里需要说明的,燃料在发动机整个工作循环内不断进入燃烧室,但其喷入速度还是变的。这就是说,在膨胀过程末期,燃烧室内气体受惯性影响,低于大气压时,则流速为最大;而在燃烧过程末期,室内压力超过了3公斤/厘米2,这时流速为最小。其次进气活门的被打开,不是由于速度冲压,而是决定于燃烧室内的真空度(冲压式喷气发动机在600-800公里/小时时,速度冲压仅0.1-0.3公斤/厘米2,是很小的)。

脉动喷射机的构造简图

脉动喷气发动机由于构造简单、重量轻,成本低,所以可用在只需一次使用寿命的武器上,例如在V-1型飞弹上便得了应用。它可以使导弹得到400-600公里/小时的速度,并且可以保证200-300公里的航程。在这种用途上,它是优于一切其它型别的航空发动机的。虽然它的耗油量为同功率的螺桨发动机的7倍。但是螺桨发动机构造复杂,价值昂贵,且重量为脉动喷射机的10倍。

脉动式发动机在亚音速时,功率及经济性能远胜过冲压发动机,并可由停机线上起动,这是脉动式发动机的最大特点。

但是由于工作循环是脉动式,所以每个循环的功率及推力较低。单位耗油量很大,约为4.5-5.5公斤/每公斤推力小时,而涡轮发动机的单位耗油量才0.6公斤/每公斤推力小时。

此外,其进气活门易于损坏,工作不可靠,最多工作半小时多一些。所以在航空上未得到广泛的应用。由于其使用性能和经济性能差,不宜用作运输机的发动机。

任何一个航模小组,都有能力制作这样的喷气发动机。

因为脉动式发动机在原地也一样可以工作,因此它本身可以旋转螺旋桨。还在1949年就已制作了并试验过的一架喷气直升机。在旋翼末端处安装了两个小型脉动喷气发动机。飞行时,每个发动机产生了45公斤推力,有效载荷为175公斤(连驾驶员),续航距离为220公里。可见这个直升机质量相当好,而构造却相当简单,装置起来只需半小时。这说明脉动式发动机还可以得到某些应用。

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