爆轰与爆震发动机区别,爆震发动机缺点有哪些

首页 > 机动车 > 作者:YD1662023-11-26 10:33:32

近来一条本来很偏门的消息弄得关心军事和航空的人们很激动。中科院力学所高温气体动力实验室的姜宗林团队在《航空学报》上发表文章,宣布已经在M9风洞里进行氢燃料的斜爆震发动机的成功测试。

喷气发动机是飞行速度跨过音速的关键。但喷气发动机的基础是亚音速燃烧,换句话说,与其燃烧机制与篝火在基本原理上是一样的。篝火燃烧时,火焰的扩散速度较低,压力波以音速传递,所以火焰速度永远不会超过扩散速度。这使得温度一高,膨胀马上有效地降低了压力,形成等压燃烧。在喷气发动机里也是一样,燃烧室的压力是压气机产生的,不是燃烧升温产生的,升温导致的升压马上就通过气流向后流动而降低,依然是等压燃烧。

爆轰与爆震发动机区别,爆震发动机缺点有哪些(1)

常见的开放的燃烧是等压燃烧

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涡喷和涡扇的差别在于风扇和外涵道,但对于超音速推进来说,进气段都需要对来流减速到亚音速,同时增压,以确保在燃烧室里的亚音速燃烧

爆轰与爆震发动机区别,爆震发动机缺点有哪些(3)

需要通过收敛-扩散喷管才能加速到超音速喷流,也就是说,在收敛段加速,在喉道达到音速,然后在扩散段加速到超音速

与等压燃烧对应的是等容燃烧。这是在封闭环境里的燃烧,温度压力都要升高。等容燃烧可以是亚音速燃烧,也可以是超音速燃烧。当燃烧速度大大超过音速时,即使在开放环境,压力波的传递依然以音速进行,与燃烧速度相比可以忽略不计,实际上使得压力波的锋面相当于固定不动的壁面,因此超音速燃烧可以看作等容燃烧。另一方面,固定不动的壁面内持续升温和升压的话,最终必将导致爆炸。所以超音速燃烧通常可以等同为爆炸。

由于亚音速燃烧的限制,超音速飞行时,进气道必须把来流减速,通常降低到M0.5-0.6一级。减速的过程本身也增压,可以想象为减速过程中的积聚导致增压。压气机进一步把气流增压到燃烧室的压力,燃烧膨胀后,气流推动涡轮并驱动压气机,在通过收敛-扩散喷管时,在收敛段加速到音速,在扩散段继续加速到超音速,最后喷出,完成热力学循环。

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