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为什么战斗力的进气道都很长,这样不是浪费空间吗?
人跑步时候需要张大嘴来换气,战斗机也一样,想要飞得欢,就得多吸气
这是个相对专业的问题,我试着从比较容易理解的角度来简单分析这个问题。
(ME262当年确实是划时代武器 但是在面临超音速时期 只能换做别的机型)
先需要明白一个事,为什么会有较长的进气道。早期的喷气式战斗机会采用类似于客机的吊舱式发动机,那就是ME262这样的力作,当然也有采用进气道设计的YP-80战斗机这样的机型。但是在面临超音速这个难题的时候,吊舱式发动机成为了巨大的阻力。所以,战斗机必须需要有进气道。
我们把战斗机的日常飞行就当做一个人的正常呼吸来看,战斗机,尤其是使用轰现代的涡扇发动机所驱动的喷气式战斗机,其过程就是通过吸气-燃烧-喷气来产生较大的推力推进战斗机,以比较高的速度进行空中机动。
因此,我们类比下客机跟战斗机,客机飞行就相当于我们日常人在散步的过程。在日常散步中需氧量并不大,我们总是保持一个比较匀速的,比较省力的情况来前进。因此客机并没有使用很长的进气道,直接使用吊舱式发动机就可以。而战斗机不同,战斗机首先它要保证以高速运动,并且需要在很复杂情况下来保证有足够进气量来产生足够大的推力,这就有点类似于在跑步,或者更夸张说是在跑酷过程。人在运动中,针对空气中的氧气需求来那个也在大幅增加,所以人要频繁地进行换气,也就说“吸气-消耗-呼气”的过程。在这样一个过程中,需氧量的急剧上升,战斗机也一样必须要吸入大量的空气;同时,由于战斗机所处的空域有高、中、低空之分,所以在不同工况下可以吸收到足够空气或足够的进气量是不同的。
(B-2的S型进气道 也是一样的道理)
因此,战斗机需要比较长的进气道,来压缩尽可能多的空气,使得进气量保持一定恒定水平,才能驱动战斗机的发动机,提供稳定和较大的推力。
以上内容仅为个人一些简单的认识和想法,供抛砖引玉,欢迎更多讨论。
现在的飞机可谓是越飞越快,很多战机更是做到了超音速飞行。但是细心的网友可能会发现,飞机与飞机之间不光造型不太一样,连进气管道都有长有短。只不过在飞机宝贵的空间里安装长长的进气管道是为了什么呢,不怕浪费空间么?
想要了解这个问题还得从飞机飞行的原理开始说起,固定翼飞机飞行的原理是利用空气高速穿过机翼时产生的向上的抬升力,而这个过程需要很强的速度来支持,所以对飞机来说好的发动机便是必不可少的。
而航空发动机虽然各不相同,原理也都是让燃料在气缸充分燃烧释放出来大量能量,而涡扇发动机更是需要向后释放出空气作为推动飞机前进的力量。这样一来就出现了一个问题,单纯地靠空气自由进入发动机根本无法满足满功率工作,必须有更多的压缩空气才可能使在大气中飞行的设备破除音障。
那么问题来了,如何获取更多的压缩空气呢?科研人员想出了神奇的设计,便是在飞机上安装一条进气管道。进气管道给涡扇发动机提供了更多压缩空气的空间,当然了,进气管道越长被压缩的空气就越多,可以提供给飞机的动力就越强。
于是不难理解为什么战斗机的进气管道都比较长了,只有飞得更快的战斗机才能更容易取得制空权。同样的道理,民用的客机和一些后勤用的运输机就少有这样的设计,因为他们的速度一般是不需要突破音速的,即使需要在超音速状态下飞行,飞行负载也不会像战斗机一样大。
进气道长有长的好处,短有短的好处。进气道长了可以对气流形成一定的预压缩作用,但会造成一定的进气损失,但进气道越靠前越有利于气流的进入,因为飞机高速机动时机身会形成一定的真空,过于靠后会使发动机进气不足,因此二代机有许多采用了机首进气方式,随着发动机技术的进步,这一情况得到一定的改善,因此出现了两侧、机腹、下肋,等进气方式。但进气道过短虽然会比较有利与进气量的提高,但却使得布局方面的困难,影响飞机的气动效率。因此权衡利弊,才有了今天的气动设计。
居然有人答“进气管道越长被压缩的空气就越多”!!!看这句就知道是个假内行!我不知道该同学的中学是哪念的,这点常识都没有?进气量与进气道的长度一毛钱关系都没有,相反,过长的进气道会消耗进气动能。按理说,客机那样大开口吞气的短仓模式是效能最高的设计。但那只适用于亚音速且不需要强机动性的环境(A10攻击机,鹞式就是典型)。而当代战斗机不但要求速度跨度极大,还要求机动性要好。这就对机身的气动结构有极高的要求,所有设计元素都要向这点妥协。所以发动机被迫包埋进了机身里(也一定程度限制了涵道比),座舱也只能露出个玻璃泡。因为机身修长,而发动机本身较短,雷达又占据了机头这个黄金进气位,所以为了保障机身流线和进气效率,就只好适当延长前进气道。另外因为战斗机机动范围大,各种姿态和动作时进气情况差距很大,为了让发动机有较稳定的气体来源,前进气道还要负责进气气流的调节作用。进入隐身战机时代后,发动机遮蔽成了新的设计要求,在这思想下,进气道的作用就更大了,通过特殊的蜿蜒曲线,还能阻挡扇叶的雷达反射,助力隐身效能。
进气道除了导入空气外,还有控制进气压缩比,控制空气流量的作用。
对早期喷气式战斗机而言,因为飞行速度较低,使用较短的前进气道,可以减轻结构重量,提高进气效率。
但进入超音速时代后,由于飞行速度不断提高,当飞机高速飞行时,进气压力随着速度提升不断提高。我们知道,喷气式发动机产生推力的原理是通过燃烧室内的燃烧,产生高压气体从发动机后方排出,当发动机后方气压高于前方气压时,产生推力使飞机向前。而为保证燃烧室内产生必要的压力,并引入工作必须的空气,喷气式发动机前方需要以涡轮进行增压(冲压式除外),如果进气速度过高,则一方面产生激波影响涡轮正常工作,另一方面超音速气体产生冲压效应,破坏汽轮机工况。
所以,我们现在看到的高速战斗力,都有较复杂的进气结构,通过进气道的体积调整,将进气速度降低到亚音速,以保证发动机处于最佳工况范围。
但在现代客机上,因为飞行速度基本在音速以下,则不需要复杂的进气道设计降低进气速度。
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