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航空发动机进气道设计的重要性及流动规律

【摘要】:同时,由于进气道性能会影响发动机的整体性能,所以进气道也常被认为是推进系统的一个部件,一些发动机研制单位也常会设立进气道专业。一个好的进气道设计,应当保证飞行器和发动机在宽广的飞行工况下都能获得较高的性能。进气道设计正是利用气流在通道内流动变化的规律来设计成不同的通道形状,以减小气流流动损失,使气流进入发动机时达到一个合适的速度状态。表2-1流体在管道(进气道)流动变化规律

进气道是飞行器机体的一部分,是飞行器中将空气引入推进系统的部件,也是飞机与发动机的界面和接口,传统上属于飞机设计师的工作。同时,由于进气道性能会影响发动机的整体性能,所以进气道也常被认为是推进系统的一个部件,一些发动机研制单位也常会设立进气道专业。一个好的进气道设计,应当保证飞行器和发动机在宽广的飞行工况下都能获得较高的性能。进气道方面的详细介绍可见朱俊强[12]、刘大响[13]、Ames Research Staff[14]、Antonatos P.P.[15]、Benson T.J.[16]、Heiser W.H.[17]、Hill P.G.[18]、Mattingly J.D.[19]、Murthy S.N.B.[20]、Seddon J.[21]等。

气流在管道中的流动参数变化可用式(2-14)来表示,如图2-13 示,A 表示流道面积(m2),V 表示流速(m/s),p、ρ、T 分别表示流体压力、密度和温度。于是就有表2-1 所示的流体在管道(进气道)内流动各参数的变化规律,即

图2-13 流体管道流动示意图

由此可见,气流为亚声速时,在收敛通道内流动,速度加快,压力、温度和密度下降;在扩张通道内则流速减小,压力、温度和密度增加。气流为超声速时,在收敛通道内流动,速度减小,压力、温度和密度增加;在扩张通道内则流速加快,压力、温度和密度下降。

进气道设计正是利用气流在通道内流动变化的规律来设计成不同的通道形状,以减小气流流动损失,使气流进入发动机时达到一个合适的速度状态。

表2-1 流体在管道(进气道)流动变化规律