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咱们时常能在媒体上看到喷气式飞机在跑说念上加快、冲向蓝天的画面。你大致会意思意思,是什么力量让这短小精悍一跃而起的呢?谜底之一即是飞机发动机中的“超等英雄”——尾喷管。
歼-10飞机(图源:《学问即是力量》杂志)
什么是尾喷管?
尾喷管是喷气式飞机发动机的构成部分之一。在发动机的焚烧室内,燃料与高压空气夹杂并被焚烧,产生高温高压的燃气;燃气体积飞速扩张,就会以极高的速率喷出,对发动机产生上前的力,也即是发动机的推力。
歼-10的尾喷管喷口外不雅
(图源:《学问即是力量》杂志)
推力的大小与燃气喷出的速率径直关系,尾喷管排出的燃气速率越快,发动机取得的推力会越大,这少量在斗争机上体现得最澄莹。
涡轮的
“组合拳”
对喷气式发动机来说,大推力和高遵守很难兼得。不外,不管是客机已经斗争机,从发动机焚烧室排出的燃气温度王人不行太高,因为温度太高意味着能量阔绰,对飞机莫得骨子性平允。
那么,要若何给这些气体“降温”呢?发动机的中枢部件之一——涡轮,不错通过一套降温、降压和增速的“组合拳”,最猛历程将气体的内能革新为动能。
涡轮(图源:千库网)
高温、高压的燃气在涡轮中扩张作念功,将内能和压力势能革新为机械能,激动涡轮旋转。涡轮经传动轴带动压气机干事,同期也为飞机上的其他部件系统提供能源。
尾喷管的
奇妙规画
用涡轮对气体加快,是不是涡轮入手速率越快,加快遵守越好呢?谜底是含糊的。事实上,涡轮加快是有甘休的——加快太快,会对旋转的涡轮叶片酿成繁多背负。
在不挫伤涡轮叶片的前提下,为了负气流进一步加快扩张并高速排出、产生推力,东说念主们思出了一个认识,即是在发动机尾部、涡轮背面装置一根管子,这即是尾喷管。
刻下的喷气式发动机不错通过相易尾喷管的喉说念面积(尾喷管截面的最小截面积),来改换气流在涡轮与尾喷管中扩张比的分派,从而杀青对所有这个词发动机干事情状的边界。
喷气式发动机(图源:千库网)
不仅如斯,当代飞机对尾喷管还有更多的条目,举例喷气式斗争机,其尾喷管不仅要具有推力换向和反向的才调,以提升飞机无邪性和腾飞、着陆性能,还要能尽量减小红外线放射、噪声和雷达信号反射强度等。
尾喷管里
藏着大门说念
在平淡糊口中你可能有过一样的资格,用塑料水管浇花时,将水管握扁,水流会喷得更远。这即是文丘里效应——气体或液体在通过减轻区域时,流体的速率会加多。
不外,当流速达到超声速时,气体却会在截面连续变小的管说念中减慢,而在截面增大的管说念中加快。
由于不停尾喷管最多能把气体加快到声速,但欺诈气体的特色,在不停尾喷管后边再加上一段越来越粗的管说念,气体便不错冲突声速,以超声速链接扩张加快。说明这一旨趣,东说念主们规画出了不停-扩张尾喷管。
不停喷管(图源:《学问即是力量》杂志)
喷气式飞机发动机的尾喷管规画是一个复杂的工程问题,需要概括计议空气能源学、热力学、材料科学和结构工程等多个学科的学问,以杀青最好的性能和遵守。
撰文 | 依蔓
使命剪辑 | 高琳、段阳阳
运营剪辑 | 段阳阳
质料审核 | 业蕾
❖ 著述起首:《学问即是力量》杂志
《肩负重负的飞机尾喷管》 ❖
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