沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（簡稱沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)）It 這是一個(gè)非常簡單的結(jié)構(gòu)、可以發(fā)出很大的推力、適于高空高速飛行的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

從1913年開始，法國工程師雷納·勞倫提出了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的概念，人類已經(jīng)和速度賽跑了整整一百年。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)就是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，利用迎面而來的氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后進(jìn)行減速，從而增加空氣的靜壓。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)沒有壓氣機(jī)（不需要燃?xì)廨啓C(jī)）因此，它也被稱為無壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

它通常由進(jìn)氣道（又稱擴(kuò)壓器）燃燒室、推進(jìn)噴管由三部分組成。

這種發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣的方法是依靠飛機(jī)高速飛行時(shí)的相對氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能（比如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí)，理論上可以增加37倍的氣壓）沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，高速氣流迎面吹向發(fā)動(dòng)機(jī)，在進(jìn)氣道內(nèi)膨脹減速，氣壓和溫度升高后進(jìn)入燃燒室和燃油（一般為煤油）混合燃燒將溫度提高到20002200℃甚至更高，高溫氣體再通過推進(jìn)噴管膨脹加速，然后從噴管高速排出，產(chǎn)生推力。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān)比如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí)，在地面產(chǎn)生的靜推力可以超過200 kN。

推力和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，是由于高速排氣產(chǎn)生的反作用力。其情況是：飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣流高速?zèng)_入發(fā)動(dòng)機(jī)，于是風(fēng)速急劇下降，壓力上升。當(dāng)壓力剛好達(dá)到最大值時(shí)，燃油由噴油器噴射(煤油)，開始燃燒，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)空氣的溫度和壓力迅速升高，然后混有熱空氣和燃燒產(chǎn)物的氣體以更大的速度從發(fā)動(dòng)機(jī)噴口噴出。噴流的速度遠(yuǎn)大于入口處空氣的速度，從而產(chǎn)生反推力，使飛機(jī)移動(dòng)。氣流的噴射速度越大，推力越大。

沒有壓縮機(jī)，它可以 不能在靜態(tài)條件下啟動(dòng)，因此不適合作為普通飛機(jī)的動(dòng)力裝置，而往往與其他發(fā)動(dòng)機(jī)配合使用，成為組合動(dòng)力裝置。如沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的組合，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的組合。裝有聯(lián)合動(dòng)力裝置的飛機(jī)在起飛時(shí)啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、對于渦噴或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)飛行速度足以使沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，再使用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)閉與之配合工作的發(fā)動(dòng)機(jī)；在著陸階段，當(dāng)飛機(jī)的飛行速度降低到?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作時(shí)，匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)。如果單獨(dú)用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的動(dòng)力裝置，飛機(jī)必須被其他飛機(jī)運(yùn)載到空中，并有一定的速度，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)才能發(fā)射。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)或組合式?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)一般用于導(dǎo)彈和超音速或亞音速靶機(jī)。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)只有三個(gè)主要部分?jǐn)U壓器燃燒室和尾噴管。雖然只是由三個(gè)簡單的管狀部件組成，但卻能發(fā)出非常大的推力，而且推力隨著飛行速度的增加而迅速增加。比如橫截面只有1平方米的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在11公里的高空，速度3.5倍音速飛行時(shí)(M=3.5)能產(chǎn)生的推力大概在3萬公斤左右(即30噸)此時(shí)其推進(jìn)功率達(dá)到414000馬力，相當(dāng)于200臺(tái)機(jī)車的功率。如果低空飛行，由于空氣密度大，功率會(huì)增加。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)有多重？最多不會(huì)超過1噸。從這里可以看出它強(qiáng)大的工作能力。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，推重比大，成本低。當(dāng)飛行馬赫數(shù)大于3時(shí)，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。它的缺點(diǎn)是它可以 t自行啟動(dòng)，它必須使用其他發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推器，只有當(dāng)飛機(jī)達(dá)到一定的飛行速度時(shí)才能有效工作。它一般使用煤油作為燃料。

——因?yàn)樘匦詢?yōu)秀，推力大、重量輕，所以非常適合高空高速飛行。目前的最高速度大約是音速的4倍(相當(dāng)于4400公里/小時(shí))，高度可達(dá)30公里以上。但這個(gè)數(shù)值并不是它的極限，它的飛行高度是未來估計(jì)的、速度會(huì)進(jìn)一步提高。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)按適用范圍分為亞音速、超音速、高超音速三類。

亞音速?zèng)_壓

亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用擴(kuò)張式進(jìn)氣道和收縮式噴管，使用航空煤油作為燃料。飛行中，壓力增加比不得超過 1.89飛行馬赫數(shù)小于0.在五點(diǎn)鐘時(shí)鐘，它一般不會(huì)正常工作。亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)用于亞音速飛機(jī)，如亞音速靶機(jī)。

超音速?zèng)_壓

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）和使用航空煤油或碳?xì)浠衔锶剂蠒?huì)聚或發(fā)散噴嘴。超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)速度為亞音速至6倍音速，用于超音速靶機(jī)和地空導(dǎo)彈（一般匹配固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)）

高超音速?zèng)_壓

這種發(fā)動(dòng)機(jī)以超音速燃燒，使用碳?xì)淙剂匣蛞簹淙剂?，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)正在研制中。超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種以超聲速燃燒為特征的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在高速時(shí)，需要超音速燃燒來保證高燃料利用率。被稱為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)）因?yàn)槌羲贈(zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室入口是亞音速氣流，所以前兩類發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)，第三類發(fā)動(dòng)機(jī)稱為超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的代表是美國的x-43A、X-51A“乘波者”高超音速試驗(yàn)機(jī)）

超音速飛機(jī)

主要用作戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)的動(dòng)力裝置。例如，正在研究的一種是將沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合起來，放在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口。M=0時(shí)用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)起飛.從4點(diǎn)開始鐘，設(shè)計(jì)的飛行速度是音速的四倍(M=4)圖3)另外還有一種在研的轟炸機(jī)，設(shè)計(jì)飛行速度M=4，巡航高度h=30,000米，最大航程16000公里目前還沒有成功。

洲際飛航導(dǎo)彈

因?yàn)闆_壓發(fā)動(dòng)機(jī)能高速飛行，經(jīng)濟(jì)性好，作為遠(yuǎn)程導(dǎo)彈，軍事上經(jīng)濟(jì)上都不錯(cuò)，所以各國都在積極搞研究。有一種洲際巡航導(dǎo)彈正在研究中，它的飛行速度大約是音速的3.3.5倍，身高21左右－24公里。航程8000多公里。

中程近程導(dǎo)彈

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)常用于中程和短程導(dǎo)彈，射程從幾十公里到2400公里。這種導(dǎo)彈可以是地對地，空對空，也可以是地對空。比如有一種地地導(dǎo)彈，采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，飛行速度M=3.5飛行高度24公里，航程2400公里。另一種空空導(dǎo)彈是從戰(zhàn)斗機(jī)上發(fā)射的，可以用來攻擊轟炸機(jī)或其他飛機(jī)，速度是音速的三倍。還有一種防空導(dǎo)彈在生產(chǎn)，從地面發(fā)射，速度M=2－2.5這些導(dǎo)彈由沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

超音速靶機(jī)

為了給戰(zhàn)斗機(jī)和導(dǎo)彈武器訓(xùn)練超音速靶機(jī)，使用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)也是非常經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)檫@種發(fā)動(dòng)機(jī)的成本比其他發(fā)動(dòng)機(jī)便宜很多。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)、用于高速飛行的、先進(jìn)航空科學(xué)和技術(shù)。它的發(fā)展日新月異。在這個(gè)領(lǐng)域中，有各種各樣復(fù)雜的問題需要研究和解決。

隨著飛行速度的提高，要求設(shè)計(jì)制造更有效的部件，如擴(kuò)壓器燃燒室尾噴管等。一些國家正計(jì)劃將沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行速度提高到5－7倍音速，甚至更高(約5300－7400公里/小時(shí))這就需要解決一系列新問題。比如要求先解決熱障問題M=5飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)壁面與空氣摩擦后溫度可達(dá)1000℃左右。加熱后燃燒室的溫度將達(dá)到2500－2800℃左右，這就要求材料具有更高的耐溫性。其次，為了將燃燒室加熱到更高的溫度，目前使用的燃料(煤油)不，它需要高能燃料。

今天已經(jīng)進(jìn)入原子能時(shí)代。因此，原子能在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用吸引了許多科學(xué)家，并使他們進(jìn)行不懈的研究。這一理想將在不久的將來實(shí)現(xiàn)。