【簡介:】這個錐形體主要用來調(diào)整不同速度下的進氣量,在超音速狀態(tài)下對空氣進行減速、壓縮,使進氣道的空氣流速與發(fā)動機工作狀態(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)
這個錐形體主要用來調(diào)整不同速度下的進氣量,在超音速狀態(tài)下對空氣進行減速、壓縮,使進氣道的空氣流速與發(fā)動機工作狀態(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),可以看到通過動作筒實現(xiàn)向前或向后的運動
錐形進氣道是可調(diào)隔板進氣道出現(xiàn)之前,各航空大國普遍應用在戰(zhàn)斗機上的設(shè)計,并非是蘇制飛機的專利。除蘇-7,Mig-21外,美國的F-104,SR-71,法國的幻影-1,幻影-2000,幻影4000等多款戰(zhàn)斗機都采用了錐形進氣道,只不過由于這些飛機采用兩側(cè)進氣,錐體并不在機頭部。
幻影4000,幻影2000,SR-71,F(xiàn)-104等多款西方陣營的飛機同樣采用錐形進氣道,應用非常廣泛
那么進氣道為啥要有一個錐體?這要引入一個重要概念,激波(shock wave)。
如圖是飛機在不同速度下機械波(聲音)的傳播。在飛機<1馬赫時,飛機頭部隊空氣的擾動產(chǎn)生的震動傳播大于飛機速度,此時波的傳播方向是朝向四面八方的;而當飛機的飛行速度超過音速,此時擾動波傳播速度小于飛機速度,先產(chǎn)生的擾動波將與后續(xù)產(chǎn)生的擾動波疊加,對空氣產(chǎn)生強烈的壓縮,將形成激波。當飛機馬赫數(shù)大于1時,擾動波的波陣面相對于飛機是一個圓錐形的形狀。
高速照相機拍攝到子彈產(chǎn)生的激波
由于渦輪發(fā)動機有嚴格的工況,要求進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)動機進氣渦輪失配造成空中停車。錐形進氣道正是利用了這一原理,在錐尖開始產(chǎn)生斜激波,波陣面與空氣運動方向不垂直,使空氣能夠沿著錐面向后運動,而在第二個錐面產(chǎn)生正激波,波陣面垂直空氣運動方向,對空氣進行壓縮和減速。在渦輪風扇發(fā)動機成熟之前,這個錐體有效充當了壓氣機的角色,飛機飛行速度越快,壓氣效率越高,因此這樣的沖壓渦輪發(fā)動機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的SR-71黑鳥——一種可以以3倍音速飛行的飛機。
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。不過這種機頭進氣的方式最大的缺點就是沒辦法在錐體里裝雷達,或者只能裝個很小的雷達,因此嚴重制約了戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)能力。對于蘇聯(lián)來講,米格-21不過是一種可消耗的廉價戰(zhàn)術(shù)飛機,因此還不太重視,但北約歷來非常重視雷達在戰(zhàn)機上的應用,因此F-104以及后來的幻影系列紛紛采用的是兩側(cè)進氣,這也是為什么我們印象里機頭有個圓錐是蘇制戰(zhàn)機的一大特點。
這種設(shè)計在我國殲7的研制過程中被原樣不動的照搬了。而殲八早期型號也同樣采用了這種進氣方式。不過我國航空設(shè)計師也意識到了這個問題,在殲7后期型號和殲八上采用了直徑更大的錐體,裝上了自己研制的雷達/測距器。不過性能依舊捉急,總體水平還停留在西方60年代水平。