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這叫收噴口,需要調小的原因是為了獲得更大的推力。
一大一小的噴口
這個問題牽扯到渦扇發動機的控制調節規律,和尾噴口的特點,簡單介紹一下。
具體來說,現代渦扇發動機尾噴管的設計都是採用收斂—擴散段噴管設計,這種噴管的特點是噴口截面可以隨著發動機工作狀態進行調節,以獲得最大的推力。可以簡單理解為當噴口截面變小之後,使氣流透過尾噴口的速度增加,從而增加推力。
具體調節規律由發動機綜合調節器控制,液壓驅動尾噴口調節片收縮或擴大。一般的調節規律:發動機由慢車至中間狀態(80%或85%,發動機型號不同,中間狀態值不同)尾噴口在最大截面。中間狀態至發動機最大狀態(油門100%)尾噴口逐漸收縮,最大狀態時,尾噴口截面最小。發動機進入加力後,加力輸油圈工作,尾噴口重新放大至最大。
尾噴口的收縮或擴張,與飛機的速度沒有關係,而是由發動機油門杆刻度控制,雙發飛機,兩臺發動機油門處於不同位置,噴口狀態也不一樣,可以一臺發動機處於收縮狀態,另一臺處於擴大狀態。當然,對於一般的渦扇發動機,只有開啟加力,飛機才能進入超音速飛行,此時尾噴管一定是處於擴張狀態。
有兩點值得注意:飛機起飛時,會開啟加力,發動機噴口處於最大位置。飛機降落時,發動機處於小油門狀態,但噴口卻處於收縮狀態,這是為了防止飛機降落仰角過大,尾噴口擦地的措施。
現代戰機的尾噴設計越來越複雜,其中一個重要的原因就是現代戰機飛的越來越快,對發動機效能提出了更高的要求。至於說尾噴有時的調整,主要還是為了改變發動機的效率,因為控制尾噴口的面積大小就意味著調整發動機適時的工作效率。
總體上看,在透過尾噴口的燃氣速度一定的情況下,噴口直徑越大,產生的推力也就越大。所以為了滿足不同速度調節下發動機推力的需求,噴口直徑需要適當調小。比如,飛機亞音速時、降落時,飛機的尾噴口都需要適當的調小。同時,戰機飛行時,尾噴口內外壓力差會越來越大,當超過一定比例時,就會發生髮動機喘震,為了防止這一現象的出現,可以採取適當調整噴口大小的辦法。當然,這對發動機的研發也提出了更高的要求。所以早期戰機噴口使用的是收斂尾噴管,現在先進的戰機使用的收斂擴張尾噴管,如果再配合使用向量噴口,發動機的工作效率將大大提高,可以最大限度的改變戰機的飛行姿態。
對於尾噴口直徑的調整,不僅僅有助於改變飛機的飛行速度和飛行姿態,更有助於提高發動機的工況,使得發動機在任何條件下都以最佳的工況開展工作,這一點對於延長髮動機壽命,保持飛行良好的戰術需要都意義重大。考慮到作戰條件下,發動機需要迅速加速到最大速度,此時噴口往往會先縮小待飛機速度達到超音速以後,噴口再增大,繼續加速戰機達到最大的速度。