超音速冲压发动机采用超音速进气道,燃烧室入口为亚音速气流,采用收敛形或收敛扩散形喷管。
用航空煤油或烃类作为燃料。推进速度为2至5马赫,可用于超音速靶机和地对空导弹。超音速燃烧(高超音速)发动机是一种使用碳氢燃料或液氢燃料新颖的发动机,空气在发动机内的流速始终保持为超音速,飞行速度高达5至16马赫。
超音速燃烧发动机同涡扇喷气发动机存在不同。其实,它也有别于火箭发动机。虽然,多级火箭的速度极高,可达20多马赫,但是它携带着全部的燃料,因而在相同体积的情况下,其有效负载低于安装有超音速燃烧冲压发动机的飞行器。
超音速飞行的特点是:
1.气动中心后移,纵向静稳定性增大;
2.飞机阻尼随马赫数增大而减小。
二者都导致飞机扰动衰减缓慢,操纵性变坏(见扰动运动模态),高空中尤甚。故驾驶动作应柔和,杆、舵要协调。由于水平尾翼、垂直尾翼效率降低,铰链力矩剧增,且变化规律复杂,需用全动水平尾翼和不可逆助力器。
尾翼效率的降低使飞机的航向稳定性和横向稳定性(见飞行器动态特性)都随马赫数的增加而下降。
特别是高空飞行,航向稳定性更差,故需加大垂直尾翼面积或采用自动化装置或限制飞行马赫数。因高空空气稀薄,大气温度低,使飞行速度范围小,加速慢和爬升率降低。当高度剧变时,高度表和速度表指示将产生较大的延迟误差,真速和表速指示值差别加大。
还有,超音速飞行的过程中会产生音障。而所谓的音障是大展弦比的直机翼飞机,在飞行速度接近声速时,会出现阻力剧增,操纵性能变坏和自发栽头的现象,飞行速度也不能再提高,因此人们曾以为声速是飞机速度不可逾越的障碍,故有此名,而它又被称之位声障。
人们在实践中发现,在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数M0.9空中时速约950公里时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力。
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