当空气以的亚音速进入喷管时,流体速度______,该喷管为______喷管。()
A 、增大,渐缩
B 、增大,渐扩
C 、减小,渐缩
D 、减小,渐扩
【正确答案:A】
喷管的目的是使流体降压加速,当进入喷管的气流速度是Ma<1的亚音速气流时,因为dc>0,必须使管道的截面缩小df<0,这种喷管称为渐缩喷管。
1、收缩管道使超声速气流减速、增压。
2、扩张管道使超声速气流加速、减压。
3、亚音速是指小于音速的速度。在研究飞机的运动规律时,通常也把低于临界速度的飞行速度称为亚音速,实际指0.6~0.8倍音速以下速度,此时,流过飞机表面各点的局部气流速度都低于各该点的音速。
拉瓦尔喷管是火箭发动机和航空发动机最常用的构件,由两个锥形管构成,如图一所示,其中一个为收缩管,另一个为扩张管。 拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分。喷管的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉。窄喉之后又由小变大向外扩张至箭底。箭体中的气体受高压流入喷嘴的前半部,穿过窄喉后由后半部逸出。这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化,使气流从亚音速到音速,直至加速至跨音速。所以,人们把这种喇叭形喷管叫跨音速喷管。由于它是瑞典人拉瓦尔发明的,因此也称为"拉瓦尔喷管"。分析一下拉瓦尔喷管的原理。火箭发动机中的燃气流在燃烧室压力作用下,经过喷管向后运动,进入喷管的A。在这一阶段,燃气运动遵循"流体在管中运动时,截面小处流速大,截面大处流速小"的原理,因此气流不断加速。当到达窄喉时,流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大,截面大处流速小"的原理,而是恰恰相反,截面越大,流速越快。在B,燃气流的速度被进一步加速,为2-3公里/秒,相当于音速的7-8倍,这样就产生了巨大的推力。拉瓦尔喷管实际上起到了一个"流速增大器"的作用。其实,不仅仅是火箭发动机,飞弹的喷管也是这样的喇叭形状的,所以拉瓦尔喷管在武器上有着非常广泛的应用。
根据牛顿第三定律,作用力与反作用力方向相反,大小相等。发动机向后喷流对气动产生的较大的作用力使气体加速,同时,气体也对发动机产生方向相反,大小相等的推力。发动机,尤其是军用的涡轮喷气式发动机,发动机的推力来自于动量对时间的导数,我们可以认为喷流速度是影响该种发动机的主要因素。根据拉瓦尔喷管理论:当气流为亚音速或者较低的跨音速时,此时收缩尾喷口会提高喷流速度,从而加大推力;但当发动机(燃烧室附近)的气流为超音速时,此时需要扩大尾喷口面积才会提高喷流速度,而在加力状态下,发动机内的气流速度(注意不一定是飞机速度)基本上为跨音速或超音速,此时需要扩大尾喷口以提高喷流速度。