冲压发动机

冲压发动机，是一种吸气式喷气发动机，其中供应到燃烧室的空气的压缩不受压缩机等运动部件的影响，而仅受流速的影响气体本​​身固定，缩小灌肠。

冲压发动机因此不能产生静态推力，只能以最小速度工作； 有时只有超音速。 为了启动和达到巡航速度，通常使用可投放的辅助火箭（助推器）。

有时，用于 V1 的脉冲喷气发动机也称为冲压发动机。 然而，设计和功能有很大不同：脉冲发动机不使用压缩，即使在静止时也能间歇工作。

与基于燃气轮机的驱动相比，这些发动机的功能原理和基本机械结构非常简单。 然而，在操作速度（高达音速的十倍）下掌握空气动力学是一项艰巨的任务。

基本上，喷气发动机通过燃烧燃料获得推力。 然而，为了有效燃烧，需要压缩供应的空气。 在亚音速范围内的飞行速度，今天通常使用涡轮风扇发动机，它使用多级轴流压缩机。

然而，在更高的飞行速度下，发动机的冲压效应会导致压力的竞争性增加，这意味着轴向压缩机在压力发展中的份额会降低。 在 1 马赫时约为 50%，在 3 马赫时该比例降至约 0%。 在几倍于音速的情况下，传统燃气涡轮喷气发动机的效率因此降低，而另一方面，动态压力已经导致足够的空气压缩。

冲压发动机基于这一原理，但它们在静止或速度非常低时不起作用，因为由于缺乏动态压力而没有压缩。 因此，为了达到它们的运行速度，它们必须始终通过辅助动力装置或其他方式加速。 它们的最佳性能范围通常从基于燃气轮机的喷气发动机离开其最佳性能开始。

与涡扇发动机相比，其优势包括重量轻、磨损小以及能够使用不同的燃料。 与火箭发动机相比，优点是整个系统的重量更轻，因为氧化剂不必作为燃料携带，而是使用空气中的氧气。

冲压发动机主要由一个管子组成，该管子在入口处设计为扩散器。 直径在气流方向上增加的锥体与气流的管壁形成收缩，因此，根据伯努利，确保（相对）流速降低，从而压力增加和空气被压缩。

在随后的燃烧室中，发动机的直径再次减小或至少保持不变。 此时，通过压缩加热的空气被供给燃料，燃料持续燃烧，从而导致气体膨胀。 然后，热气体向后排出，通过喷嘴加速并尽可能沿流动方向轴向对齐。 这允许在燃烧室的前部使用推力。

有效燃烧所需的压缩通常只能从大约 1,000 公里/小时的空气速度获得。 大多数冲压发动机只能保证从两倍音速（高于 2 马赫或 2,400 公里/小时）的最佳运行。 但是，也有冲压发动机可以在320公里/小时左右启动，然后加速飞机。

基于压缩，可以区分冲压发动机en的两个变体：

在冲压发动机中，发动机内部流入的空气由于压缩而被减速到音速以下（从车辆或发动机的参考系统来看；相对于周围的空气，先前静止的空气在飞行），然后是亚音速燃烧（发动机参考系统中的亚音速）。 围绕 Einstr为了将燃烧室的速度降低到亚音速，从而增加压力，在发动机进气口区域放置了一个发散形状的扩散器。 在时间 t 中通过发动机的相同质量的空气也在时间中排出。 在这里，当管道横截面减小时介质的速度增加：燃烧室后面的拉瓦尔喷嘴然后将流出的气体加速回超音速。 这种发动机的工作范围是在高达 5 马赫的空速下使用碳氢化合物； 氢气高达 7 马赫。

使用超燃冲压发动机（超音速燃烧冲压发动机 - 超音速燃烧冲压发动机），进入的空气在压缩过程中不会减速到（与发动机相关的）声速以下，并且燃烧也会以超音速燃烧的形式发生。 超燃冲压发动机的工作范围介于（与飞机相关的）5 马赫和（预计的）15 马赫之间。

此处气体的密度 ρ 对气体加速具有决定性作用：与冲压式喷气发动机的拉瓦尔喷嘴不同，喷嘴直径的增大会导致排出介质的加速。 其原因是现在介质自由松弛，这意味着可以实现更大的膨胀，从而实现更高的出口速度。

超燃冲压发动机在其整个长度（> 3 马赫）上承受超音速流，并且必须能够承受由此产生的显着更高的温度。 例如，在 8 马赫的速度下，根据空气密度，会产生 3000 至 4000 °C 的温度。 因此，在为 6 马赫开发的 X-51 中，燃料在超过 1000 °C 的发动机周围流动，以冷却发动机并吸收热量，并在此过程中蒸发。 冷却通道涂有催化剂，燃料 (JP-7) 被分解成更小（更轻）的分子，例如氢气或乙烯。 然后将它们烧掉。

超音速燃烧的另一个问题是空气在发动机中的停留时间短。 这使得燃料更难与空气和其中所含的氧气混合。 这个问题可以通过在设计发动机时采取适当的措施来解决。

超燃冲压发动机还有一个隔离器，这是一根横截面恒定的管子，以防止在 3 马赫以上的速度下产生不必要的压缩冲击和堵塞。