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[科普中國(guó)]-超音速飛行

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相關(guān)概念音速

是指聲音在空氣中傳播的速度。高度不同,音速也就不同。在海平面,音速約為1224公里/小時(shí)。在航空上,通常用M(即馬赫)來(lái)表示音速,M=1即為音速的1倍;M=2即為音速的2倍。

音速:是溫度的函數(shù),15攝氏度時(shí)的音速約為每秒鐘340米。馬赫:超高速單位,物體運(yùn)動(dòng)的速度與音速的比值為馬赫或馬赫數(shù)。亞音速:速度小于1馬赫。超音速:速度在1至5馬赫間。高超音速:速度在5馬赫以上。

推力的產(chǎn)生超音速飛機(jī)采用的是超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),它類屬于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的原理由法國(guó)人雷恩?洛蘭于1913年提出,1939年首次被德國(guó)用于V-1飛彈上。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道、燃燒室、推進(jìn)噴管三部分組成,它比渦輪噴氣發(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。該過程不需要高速旋轉(zhuǎn)的、復(fù)雜的壓氣機(jī)。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,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。

沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)目前分為亞音速、超音速、超音速燃燒(或高超音速)三類。亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)以航空煤油為燃料,采用擴(kuò)散形進(jìn)氣道和收斂形噴管,飛行時(shí)增壓比不超過1.89。速度在小于0.5馬赫時(shí)一般無(wú)法工作。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,采用收斂形或收斂擴(kuò)散形噴管。用航空煤油或烴類作為燃料。推進(jìn)速度為2至5馬赫,可用于超音速靶機(jī)和地對(duì)空導(dǎo)彈。超音速燃燒(高超音速)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種使用碳?xì)淙剂匣蛞簹淙剂闲路f的發(fā)動(dòng)機(jī),空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的流速始終保持為超音速,飛行速度高達(dá)5至16馬赫。

超音速燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)同渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)存在不同。其實(shí),它也有別于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然,多級(jí)火箭的速度極高,可達(dá)20多馬赫,但是它攜帶著全部的燃料,因而在相同體積的情況下,其有效負(fù)載低于安裝有超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器。

發(fā)展歷史人類首次超聲速飛行是1947年美國(guó)用X-1飛機(jī)實(shí)現(xiàn)的?,F(xiàn)代的軍用機(jī)大多在這個(gè)速度區(qū)內(nèi)飛行。這時(shí)波阻成為阻力的主要部分。因此把翼面做成平滑、薄而短的后掠形或三角形,機(jī)身做成尖頭細(xì)長(zhǎng)形。超聲速飛行的特點(diǎn)是:氣動(dòng)中心后移,縱向靜穩(wěn)定性增大;飛機(jī)阻尼隨馬赫數(shù)增大而減小。二者都導(dǎo)致飛機(jī)擾動(dòng)衰減緩慢,操縱性變壞,航向穩(wěn)定性差,故需加大垂直尾翼面積或采用自動(dòng)化裝置。高速飛行導(dǎo)致的氣動(dòng)加熱在飛行馬赫數(shù)小于2.5時(shí),鋁合金強(qiáng)度尚可維持。馬赫數(shù)達(dá)3.0后,氣動(dòng)加熱加劇,須采用耐熱材料。為防止聲爆和噪聲危害,許多國(guó)家禁止在居民區(qū)上空作超聲速飛行。當(dāng)飛機(jī)飛行速度接近音速時(shí),周圍的流動(dòng)態(tài)會(huì)發(fā)生變化,出現(xiàn)激波或其它效應(yīng),會(huì)使機(jī)身抖動(dòng)、失控,甚至空中解體,并且還可產(chǎn)生極大的阻力,難以突破M=1的速度。人們把這種現(xiàn)象稱之為音障。

在第二次世界大戰(zhàn)期間,一些活塞式戰(zhàn)斗機(jī)在加速俯沖速度達(dá)到M=0.9時(shí),就曾強(qiáng)烈感受到了音障,并有的飛機(jī)因此而失事。當(dāng)噴氣式飛機(jī)出現(xiàn)后,使飛機(jī)速度有可能大幅度提高時(shí),能否突破音障就成為航空界注視的一大焦點(diǎn)。英國(guó)首先開始對(duì)超音速飛機(jī)進(jìn)行研究。邁爾斯公司受官方委托于1943年研制M。52型噴氣式飛機(jī),目標(biāo)是速度達(dá)到M=1.6。但由于當(dāng)時(shí)有人在駕駛其它飛機(jī)接近音速時(shí)失事遇難,官方認(rèn)為載人的超音速飛行太危險(xiǎn),后來(lái)終止了這一計(jì)劃。 美國(guó)于1944年開始了同樣研究,它采用以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。貝爾公司于1945年制造出X—1火箭實(shí)驗(yàn)機(jī),X—1的機(jī)翼很薄,平直翼型。它需由一架B—29型重型轟炸機(jī)掛在機(jī)身下帶到空中,然后在空中點(diǎn)火,脫離轟炸機(jī)單獨(dú)飛行。1947年10月14日,空軍上尉查爾斯·耶格駕駛X—1在12800米的高空飛行速度達(dá)到1078公里/小時(shí),M=1.1015,人類首次突破了音障。1953年,試飛員道格拉斯駕駛著 “流星煙火”號(hào)飛機(jī),在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭的雙重推力下,首次以音速2倍以上的速度飛行。這說明,只要突破M=1,就不會(huì)再有音障存在。人們通過研究發(fā)現(xiàn),采用向后傾斜的機(jī)翼可以延緩或消除音障現(xiàn)象的出現(xiàn),并減少飛行的阻力,有利于提高飛行速度,所以后來(lái)的亞音速和超音速飛機(jī)大都采用有向后傾斜角度的后掠翼、三角翼或梯形機(jī)翼。1

超音速飛機(jī)首架超音速客機(jī)——1962年11月29日法國(guó)與英國(guó)簽署協(xié)議,共同制造超音速客機(jī)“協(xié)和”

——1963年1月13日戴高樂將軍建議,把這種超音速飛機(jī)命名為“協(xié)和”

——1969年3月2日“協(xié)和001”在法國(guó)的圖盧茲進(jìn)行首次試飛 、

——1971年5月25日“協(xié)和001”在巴黎和達(dá)喀爾之間完成了其第一次國(guó)際試飛

——1976年1月21日“協(xié)和”進(jìn)行第一次商業(yè)飛行,法航的航線是巴黎—達(dá)喀爾—里約熱內(nèi)盧,英航的航線是倫敦—巴林

——1977年10月17日法航開辟巴黎、紐約之間每天一班的“跨大西洋航線”

——1980年10月至1982年4月兩家航空公司先后在巴林、新加坡、里約熱內(nèi)盧、華盛頓、墨西哥等航線上取消“協(xié)和”飛機(jī)運(yùn)營(yíng)

——1992年10月12日一架法航的“協(xié)和”飛機(jī)以33小時(shí)零1分鐘完成自東向西方向的環(huán)球飛行,并創(chuàng)下民用飛機(jī)此類航行的記錄

——1998年10月8日一架往返于倫敦、紐約之間的英航飛機(jī)的導(dǎo)向系統(tǒng)零件脫落,但飛機(jī)安全著陸

——2000年7月25日一架法航的“協(xié)和”飛機(jī)在巴黎戴高樂機(jī)場(chǎng)附近墜毀,導(dǎo)致113人死亡,法航立即停止其所有“協(xié)和”飛機(jī)的飛行

——2000年8月4日-10日法國(guó)有關(guān)方面對(duì)飛機(jī)失事進(jìn)行調(diào)查后認(rèn)定,飛機(jī)輪胎發(fā)生爆炸、碎片刺破油箱是導(dǎo)致飛機(jī)爆炸失事的主要原因

——2000年8月15日英航停飛其所有“協(xié)和”飛機(jī)

——2001年11月7日、9日法航和英航分別開始恢復(fù)“協(xié)和”飛機(jī)的商業(yè)運(yùn)營(yíng) 、

——2002年11月5日一架法航的“協(xié)和”飛機(jī)從紐約飛往巴黎,在大西洋上空1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)突然發(fā)生故障,在其他3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)依然正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,飛機(jī)安全抵達(dá)戴高樂機(jī)場(chǎng)

——2003年4月10日法航和英航宣布停止“協(xié)和”飛機(jī)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)

——2003年5月31日法航的“協(xié)和”飛機(jī)完成最后一班飛行(紐約-巴黎)

——2003年10月24日英航的協(xié)和飛機(jī)完成最后一班飛行(紐約—倫敦)2

中國(guó)2009年6月,由中國(guó)自主研發(fā)的新一代超音速教練機(jī)“獵鷹03”號(hào),在南昌首飛成功?!矮C鷹03”是一種融合了多項(xiàng)最新航空技術(shù)的新一代超音速教練機(jī),它具有第三代戰(zhàn)斗機(jī)的大迎角機(jī)動(dòng)飛行能力和高敏捷性,可用于飛行學(xué)員的基礎(chǔ)改裝訓(xùn)練或作為伴隨教練機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。

在江西省南昌市洪都集團(tuán)的試飛場(chǎng),由中國(guó)自主研發(fā)的目前最先進(jìn)的高級(jí)教練機(jī)獵鷹03號(hào)騰空而起,在經(jīng)歷了16分鐘的航線飛行和低空通場(chǎng)后,獵鷹03號(hào)穩(wěn)穩(wěn)地降落在跑道上,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。首飛完成后,試飛團(tuán)隊(duì)將展開多科目的拓展性飛行工作,盡早實(shí)現(xiàn)獵鷹03號(hào)的量產(chǎn)。

對(duì)于教練機(jī)來(lái)說,座在后艙較高的位置是飛行教官,而前艙是學(xué)員。這也是教練機(jī)不同于其他飛機(jī)的一個(gè)特殊的地方。

獵鷹03號(hào)最大的不同,在于它的外型。獵鷹教練機(jī)總設(shè)計(jì)師張弘介紹稱,主要是采用第三代機(jī)的氣動(dòng)布局,大的邊條翼,翼身融合,配合翼下的進(jìn)氣道,使得這個(gè)飛機(jī)的機(jī)動(dòng)能力非常強(qiáng),可以快速地改變機(jī)頭指向3.

一般來(lái)說,人們會(huì)用機(jī)動(dòng)性這個(gè)詞來(lái)衡量一架飛機(jī)性能的優(yōu)劣,決定這個(gè)性能很重要的裝置就是發(fā)動(dòng)機(jī),獵鷹03號(hào)有兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),而且這些發(fā)動(dòng)機(jī)都是靠計(jì)算機(jī)來(lái)控制的。飛行員拉油門桿的動(dòng)作,出來(lái)的是電信號(hào),通過計(jì)算機(jī)結(jié)合各種參數(shù),向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出控制指令,為飛機(jī)提供時(shí)實(shí)的充沛的動(dòng)力,國(guó)內(nèi)的教練機(jī)上是首次使用。4

美國(guó)據(jù)傳,美國(guó)軍方正在秘密研制一種新型的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),這種技術(shù)以二戰(zhàn)時(shí)德國(guó)的V-1導(dǎo)彈為原型。這種采用脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的新型飛機(jī)已經(jīng)在美國(guó)猶它州的上空進(jìn)行了試飛。專家們作出這一判斷的根據(jù):天空中形成的一種神秘冷凝尾跡。

居住在美國(guó)猶它州瓦斯特山區(qū)的工程師辛格利亞幾乎不能相信自己的眼睛:在藍(lán)藍(lán)的天空中突然出現(xiàn)了飛機(jī)飛過后的冷凝尾跡,這種尾跡并不呈直線狀,而是像是用一個(gè)繩子

串起來(lái)的數(shù)個(gè)像油炸圈餅一樣的圓環(huán)。辛格利亞立即跑到閣樓,抓起相機(jī)拍下了這個(gè)神秘的冷凝尾跡。他說:“這些白色圓環(huán)狀的冷凝尾跡非常清楚,是剛剛形成的。”

這一天是2004年3月21日。居住在山區(qū)的辛格利亞從來(lái)沒有見到這么神秘的景象。專家稱,他可能目擊到裝備脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的絕密超音速飛機(jī)在飛行時(shí)所出現(xiàn)的冷凝尾跡。美國(guó)空軍可能正在秘密研究這種絕密的超音速飛機(jī),但有可能是中央情報(bào)局在研制這種飛機(jī)。

十二年前,有人曾在洛杉磯看到過這種神秘的冷凝尾跡,而且還伴隨有巨大的響聲,整個(gè)市區(qū)和大部分南加州地區(qū)都能聽到這個(gè)巨大的響聲。它的聲波是如此的大以致于地震監(jiān)測(cè)中心都能收到。人們還在科羅拉羅州和德克薩斯州看見到這種神秘的冷凝尾跡。專家稱,這種神秘的冷凝尾跡是一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)所留下的,這種“脈沖爆震波”發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是以二戰(zhàn)時(shí)期德國(guó)的V-1導(dǎo)彈為基礎(chǔ)的,它依靠汽體混合物的爆震波來(lái)壓縮燃料氧化混合物,使混合物燃燒后推動(dòng)飛機(jī)加速。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)就會(huì)產(chǎn)生辛格利亞在猶他州所見到的那種一系列的圓環(huán)狀的飛行冷凝尾跡。著名的美國(guó)航空專業(yè)雜志《航空周刊和宇航技術(shù)》在一篇名為“脈沖式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)又回來(lái)了?”文章中引用了辛格利亞所拍攝的照片。辛格利亞說那些研究這種先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的人給他留下了深刻印象,他對(duì)目擊到神秘的飛行冷凝尾跡的評(píng)論是:“他們的工作干得非常棒?!?/p>

目擊者都稱,這種脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的速度非常驚人。美國(guó)專家稱,這種飛機(jī)的速度可達(dá)六倍音速。英國(guó)武器專家斯威特尼說,這種飛機(jī)的速度也許能達(dá)到八倍音速。美國(guó)宇航局所研制的X-43A在不久前就曾創(chuàng)造了七倍音速的最高飛行速度,不過這是在加利福尼亞海岸公開進(jìn)行的,X-43A以超音速燃燒沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為推動(dòng)裝置,由美國(guó)東岸至西岸只需半小時(shí)的飛行時(shí)間。一架B-52型轟炸機(jī)先把配組有“飛馬”助推火箭的X-43A載到7200米的高空,然后釋放。接著,“飛馬”助推火箭把X-43A推進(jìn)到7馬赫速度后脫落,X-43A再點(diǎn)燃自身的發(fā)動(dòng)機(jī),飛行10秒、大約27公里,然后墜入太平洋。超音速燃燒沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式相近,只是沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)自身沒有發(fā)動(dòng)部件,需要火箭的起始推力來(lái)達(dá)到超音速推力狀態(tài)。

英國(guó)武器專家斯威特尼說,這種新研制的裝備脈沖式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的間諜飛機(jī)可能將取代SR-71“黑鳥”間諜飛機(jī),目前美國(guó)有三架SR-71“黑鳥”間諜。這種新型的、超音速的間諜飛機(jī)很符合美國(guó)國(guó)防部的需求,由于間諜衛(wèi)星無(wú)法對(duì)處于黑夜的地球部分地區(qū)實(shí)施偵察,這種新型偵察飛機(jī)將能彌補(bǔ)這一缺隙。有專家稱,這種新型間諜飛機(jī)可能就是傳聞中的“曙光女神”,它能以六倍的音速的速度飛行,預(yù)計(jì)將取代u-2和SR-71間諜飛機(jī)。

這種裝備脈沖式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的間諜飛機(jī)在猶他州上空現(xiàn)身也是有充分理由的:在鄰近的內(nèi)華達(dá)州的沙漠里有美國(guó)空軍的一個(gè)絕密基地:51區(qū)。51區(qū)的格魯姆湖實(shí)驗(yàn)場(chǎng)擁有一條長(zhǎng)達(dá)九公里的跑道,是美國(guó)最長(zhǎng)的普通跑道的兩倍,這樣長(zhǎng)的跑道非常適合裝備脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)的實(shí)驗(yàn)。5

超音速飛行第一人美國(guó)費(fèi)利克斯·鮑姆加特納

當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月15日,美國(guó)羅斯威爾,高空極限跳傘運(yùn)動(dòng)員、奧地利“跳傘狂人”費(fèi)利克斯·鮑姆加特納從距離地面21800米高空跳下并安全著陸。據(jù)介紹,這是今年8月份超高空極限跳傘前的熱身,屆時(shí)他將從3.7萬(wàn)米的高空跳下,進(jìn)入超音速飛行狀態(tài)。

按計(jì)劃,鮑姆加特納將爬進(jìn)8英尺的“太空梭”,乘坐充滿氦氣的氣球上升至3.7萬(wàn)米的超高空,然后一躍而下,直到跌至約1500米才打開降落傘。從跳傘到抵達(dá)地面僅需10分鐘,預(yù)計(jì)其中的35秒鐘將處于超音速飛行狀態(tài)。如果成功,他將僅僅依靠重力加速度打破音障,成為第一個(gè)真正意義上超音速飛行的人類。

超越音速的危險(xiǎn)在整個(gè)“自由落體”過程中,最大的危險(xiǎn)是鮑姆加特納要防止在超音速俯沖過程中出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)暈厥?,F(xiàn)人類最高跳傘紀(jì)錄保持者喬·奇廷爾在1960年成功從10.2萬(wàn)英尺(約3.1萬(wàn)米)高空跳下。當(dāng)年,他在高空急速下降的過程中,就出現(xiàn)了眩暈現(xiàn)象,他甚至失去了意識(shí)和知覺,沒能打開降落傘。幸好,自動(dòng)開傘裝置及時(shí)啟動(dòng),救了他一命。因?yàn)檫@種“亡命”的危險(xiǎn),50年過去,很少有人敢嘗試和挑戰(zhàn)這個(gè)高度。

如果鮑姆加特納今年成功,他將打破四個(gè)世界紀(jì)錄:最高海拔的自由落體飛行、載人氣球飛行的最大高度、最長(zhǎng)距離的自由落體飛行以及最快達(dá)超音速的人體飛行。

他的超級(jí)裝備要完成一個(gè)突破人類極限的壯舉,鮑姆加特納需要強(qiáng)有力的裝備支持——那些貴重又稀奇的高科技。

“超音速頭盔”

特制的“超音速頭盔”能保護(hù)他的頭部,在超越音速的下降中,不會(huì)受到太大的壓力沖擊,以防止他暈厥。此外,頭盔還配有遮擋太陽(yáng)的功能,以幫助他保持清晰的視覺。

“宇航服”

他的跳傘服類似于宇航員的宇航服,但比宇航服更輕盈,活動(dòng)更自由。這套裝備具有增壓功能。因?yàn)樵诟呖障陆抵校髿鈮毫?huì)迅速下降,液體的沸點(diǎn)也會(huì)急速下降,如果沒有保護(hù),他的血液就會(huì)在低壓下“沸騰”。此外,里面還將提供大約維持20分鐘的氧氣,這套衣服還要抵御下降過程中零下70℃的低溫。

飛行器

鮑姆加特納挑戰(zhàn)的高度,已經(jīng)超越了一般民航飛機(jī)飛行高度的3至6倍,因此,他乘坐的飛行器已經(jīng)類似于宇航飛船一樣的升空艙,這個(gè)大家伙重約1.13噸,在一直徑達(dá)182米的氦氣球的牽引下,上升至海拔3.65萬(wàn)米的平流層,隨后打開艙門后由一個(gè)彈射器將他彈出。6

主要特點(diǎn)超音速飛行的特點(diǎn)是:

1.氣動(dòng)中心后移,縱向靜穩(wěn)定性增大;

2.飛機(jī)阻尼隨馬赫數(shù)增大而減小。

二者都導(dǎo)致飛機(jī)擾動(dòng)衰減緩慢,操縱性變壞(見擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)模態(tài)),高空中尤甚。故駕駛動(dòng)作應(yīng)柔和,桿、舵要協(xié)調(diào)。由于水平尾翼、垂直尾翼效率降低,鉸鏈力矩劇增,且變化規(guī)律復(fù)雜,需用全動(dòng)水平尾翼和不可逆助力器。尾翼效率的降低使飛機(jī)的航向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性(見飛行器動(dòng)態(tài)特性)都隨馬赫數(shù)的增加而下降。特別是高空飛行,航向穩(wěn)定性更差,故需加大垂直尾翼面積或采用自動(dòng)化裝置或限制飛行馬赫數(shù)。因高空空氣稀薄,大氣溫度低,使飛行速度范圍小,加速慢和爬升率降低。當(dāng)高度劇變時(shí),高度表和速度表指示將產(chǎn)生較大的延遲誤差,真速和表速指示值差別加大。

應(yīng)用設(shè)備沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

音速:是溫度的函數(shù),20攝氏度時(shí)的音速約為每秒鐘340米。馬赫:超高速單位,物體運(yùn)動(dòng)的速度與音速的比值為馬赫或馬赫數(shù)。亞音速:速度小于1馬赫。超音速:速度在1至5馬赫間。高超音速:速度在5馬赫以上。

高超音速飛機(jī)采用的是超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),它類屬于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的原理由法國(guó)人雷恩?洛蘭于1913年提出,1939年首次被德國(guó)用于V-1飛彈上。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道、燃燒室、推進(jìn)噴管三部分組成,它比渦輪噴氣發(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。該過程不需要高速旋轉(zhuǎn)的、復(fù)雜的壓氣機(jī)。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,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。

沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)目前分為亞音速、超音速、超音速燃燒(或高超音速)三類。亞音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)以航空煤油為燃料,采用擴(kuò)散形進(jìn)氣道和收斂形噴管,飛行時(shí)增壓比不超過1.89。速度在小于0.5馬赫時(shí)一般無(wú)法工作。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,采用收斂形或收斂擴(kuò)散形噴管。用航空煤油或烴類作為燃料。推進(jìn)速度為2至5馬赫,可用于超音速靶機(jī)和地對(duì)空導(dǎo)彈。超音速燃燒(高超音速)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種使用碳?xì)淙剂匣蛞簹淙剂闲路f的發(fā)動(dòng)機(jī),空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的流速始終保持為超音速,飛行速度高達(dá)5至16馬赫。

設(shè)備區(qū)別今天噴氣式飛機(jī)使用的最普通的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。帶有外涵道的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的早期設(shè)計(jì)出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代。40和50年代,人們對(duì)早期的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)。然而,由于對(duì)風(fēng)扇葉片設(shè)計(jì)制造的要求非常高,因此直到60年代,人們才得以制造出符合渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)要求的風(fēng)扇葉片,從而揭開了渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用化的階段。渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,發(fā)動(dòng)機(jī)利用氣壓機(jī)先對(duì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)行壓縮,壓縮的空氣和燃料混合并被點(diǎn)燃,隨后氣體爆炸推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn),后面的渦扇和前面的壓縮機(jī)處在同一根軸承上。

超音速燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)同渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)存在不同。其實(shí),它也有別于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然,多級(jí)火箭的速度極高,可達(dá)20多馬赫,但是它攜帶著全部的燃料,因而在相同體積的情況下,其有效負(fù)載低于安裝有超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器。