【簡(jiǎn)介:】這個(gè)錐形體主要用來(lái)調(diào)整不同速度下的進(jìn)氣量,在超音速狀態(tài)下對(duì)空氣進(jìn)行減速、壓縮,使進(jìn)氣道的空氣流速與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)相匹配,從而使飛行器能夠在高空以較高的馬赫數(shù)飛行。
調(diào)
這個(gè)錐形體主要用來(lái)調(diào)整不同速度下的進(jìn)氣量,在超音速狀態(tài)下對(duì)空氣進(jìn)行減速、壓縮,使進(jìn)氣道的空氣流速與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)相匹配,從而使飛行器能夠在高空以較高的馬赫數(shù)飛行。
調(diào)節(jié)錐的結(jié)構(gòu),可以看到通過(guò)動(dòng)作筒實(shí)現(xiàn)向前或向后的運(yùn)動(dòng)
錐形進(jìn)氣道是可調(diào)隔板進(jìn)氣道出現(xiàn)之前,各航空大國(guó)普遍應(yīng)用在戰(zhàn)斗機(jī)上的設(shè)計(jì),并非是蘇制飛機(jī)的專利。除蘇-7,Mig-21外,美國(guó)的F-104,SR-71,法國(guó)的幻影-1,幻影-2000,幻影4000等多款戰(zhàn)斗機(jī)都采用了錐形進(jìn)氣道,只不過(guò)由于這些飛機(jī)采用兩側(cè)進(jìn)氣,錐體并不在機(jī)頭部。
幻影4000,幻影2000,SR-71,F(xiàn)-104等多款西方陣營(yíng)的飛機(jī)同樣采用錐形進(jìn)氣道,應(yīng)用非常廣泛
那么進(jìn)氣道為啥要有一個(gè)錐體?這要引入一個(gè)重要概念,激波(shock wave)。
如圖是飛機(jī)在不同速度下機(jī)械波(聲音)的傳播。在飛機(jī)<1馬赫時(shí),飛機(jī)頭部隊(duì)空氣的擾動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)傳播大于飛機(jī)速度,此時(shí)波的傳播方向是朝向四面八方的;而當(dāng)飛機(jī)的飛行速度超過(guò)音速,此時(shí)擾動(dòng)波傳播速度小于飛機(jī)速度,先產(chǎn)生的擾動(dòng)波將與后續(xù)產(chǎn)生的擾動(dòng)波疊加,對(duì)空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓縮,將形成激波。當(dāng)飛機(jī)馬赫數(shù)大于1時(shí),擾動(dòng)波的波陣面相對(duì)于飛機(jī)是一個(gè)圓錐形的形狀。
高速照相機(jī)拍攝到子彈產(chǎn)生的激波
由于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)有嚴(yán)格的工況,要求進(jìn)氣速度必須降到亞音速狀態(tài),而超音速狀態(tài)下由于空氣的速度非??欤瑯O易與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦輪失配造成空中停車。錐形進(jìn)氣道正是利用了這一原理,在錐尖開始產(chǎn)生斜激波,波陣面與空氣運(yùn)動(dòng)方向不垂直,使空氣能夠沿著錐面向后運(yùn)動(dòng),而在第二個(gè)錐面產(chǎn)生正激波,波陣面垂直空氣運(yùn)動(dòng)方向,對(duì)空氣進(jìn)行壓縮和減速。在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)成熟之前,這個(gè)錐體有效充當(dāng)了壓氣機(jī)的角色,飛機(jī)飛行速度越快,壓氣效率越高,因此這樣的沖壓渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)非常適合用于高空高速飛行的飛行器上,比較有代表性的就是美國(guó)的SR-71黑鳥——一種可以以3倍音速飛行的飛機(jī)。
而米格-21采用此技術(shù)后,飛行速度也輕松突破了2倍音速。不過(guò)這種機(jī)頭進(jìn)氣的方式最大的缺點(diǎn)就是沒辦法在錐體里裝雷達(dá),或者只能裝個(gè)很小的雷達(dá),因此嚴(yán)重制約了戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)能力。對(duì)于蘇聯(lián)來(lái)講,米格-21不過(guò)是一種可消耗的廉價(jià)戰(zhàn)術(shù)飛機(jī),因此還不太重視,但北約歷來(lái)非常重視雷達(dá)在戰(zhàn)機(jī)上的應(yīng)用,因此F-104以及后來(lái)的幻影系列紛紛采用的是兩側(cè)進(jìn)氣,這也是為什么我們印象里機(jī)頭有個(gè)圓錐是蘇制戰(zhàn)機(jī)的一大特點(diǎn)。
這種設(shè)計(jì)在我國(guó)殲7的研制過(guò)程中被原樣不動(dòng)的照搬了。而殲八早期型號(hào)也同樣采用了這種進(jìn)氣方式。不過(guò)我國(guó)航空設(shè)計(jì)師也意識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題,在殲7后期型號(hào)和殲八上采用了直徑更大的錐體,裝上了自己研制的雷達(dá)/測(cè)距器。不過(guò)性能依舊捉急,總體水平還停留在西方60年代水平。