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沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一種,是利用高速氣流在速度改變下產(chǎn)生的壓力改變,達(dá)到氣體壓縮的原理來運(yùn)作。
沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)是由進(jìn)氣道(也稱擴(kuò)壓器)、燃燒室、推進(jìn)噴管三部組成。按應(yīng)用范圍劃分,目前分為亞音速、超音速、高超音速三類。
沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)比渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單得多。沖壓是利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后減速、提高靜壓的過程。這一過程不需要高速旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜壓氣機(jī),也是沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)所在。
進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),理論上可使空氣壓力提高37倍,效率很高。高速氣流經(jīng)擴(kuò)張減速,氣壓和溫度升高后,進(jìn)入燃燒室與燃油混合燃燒。燃燒后溫度為2000~2200℃,甚至更高,經(jīng)膨脹加速,由噴口高速排出,產(chǎn)生推力。因此,沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān)。以3倍音速進(jìn)氣時(shí),在地面產(chǎn)生的靜推力可高達(dá)200kN。
沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)按應(yīng)用范圍劃分可以分為亞音速、超音速、高超音速三類。
亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用擴(kuò)散形進(jìn)氣道和收斂形噴管,以航空煤油為燃料。飛行時(shí)增壓比不超過1.89,飛行馬赫數(shù)小于0.5時(shí)一般不能正常工作。亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)用在亞音速航空器上,如亞音速靶機(jī)。
超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用超音速進(jìn)氣道(燃燒室入口為亞音速氣流)和收斂形或收斂擴(kuò)散形噴管,用航空煤油或烴類燃料。超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)速度為亞音速到6倍音速,一般與固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相配合。
高超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒在超音速下進(jìn)行,使用烴類燃料或液氫燃料,飛行馬赫數(shù)高達(dá)5~16,目前高超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)正處于研制之中。由于超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室入口為亞音速氣流,也有將前兩類發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī),而將第三種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、推重比大、成本低。簡(jiǎn)單的說就是一個(gè)帶燃油噴嘴和和點(diǎn)火裝置的筒子。因此常用于無(wú)人機(jī)、靶機(jī)、導(dǎo)彈等低成本或一次性的飛行器。同時(shí)由于推重比遠(yuǎn)大于其他類型的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),非常適合驅(qū)動(dòng)高超音速飛行器,如空天飛機(jī)、先進(jìn)反艦導(dǎo)彈等。
但沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)沒有壓氣機(jī),就不能在地面靜止情況下啟動(dòng),所以不適合作為普通飛機(jī)的動(dòng)力裝置。通常的解決方法是增加一個(gè)助推器,使飛行器獲得一定的飛行速度,然后再啟動(dòng)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),最常見的助推器為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。此外也可由其他飛行器掛載僅裝有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器,飛行到一定速度后,再將僅用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器投放。