高速氣流震波算是一種能量分佈之不均勻現象,就像是爆炸時因能量迅速增加而產生,也可以看做為壓力突然產生變化而形成,故於氣流震波之兩側壓力與氣流性質皆不同。

目前大部份之渦輪扇或渦輪噴射發動機仍需要氣流在進入壓縮段或燃燒段之前,將氣流流速降低至音速以下,若航空器之飛行速度超過音速以上,就需要以某種方式將氣流減速。這就必須用到氣流震波減速法,以將氣流速度在通過震波時將能量釋出,進而達到氣流減速之效果。而氣流震波分為兩種:正震波、斜震波。

正震波
正震波(Normal Shock)是指震波與通過之氣流互成垂直角度,進入發動機之氣流必須要通過正震波才能將之減速至音速以下,但因為氣流在通過正震波時要減速,故有能量被釋放出來。根據空氣動力學之解釋,若通過正震波前後之速度差距愈大,能量損失就愈大,故航空器設計人員在設計發動機進氣道時,要考慮到通過正震波前後之氣流流速不要差距太大。

斜震波
斜震波(Oblique Shock)則是指震波與通過之氣流小於90度之夾角,所形成之震波。而正震波與斜震波之不同處,這乃氣流行進方向與震波成一個角度存在,在氣動力學上可將氣流分為純值震波及平行震波兩種分量,因平行之震波速度分量不會受到任何影響,故只有垂直震波之速度分量則會受到影響,此狀況就與面對正震波相同,在通過斜震波之後兩個分量再合併考量,因此平行部份不變,垂直部份因為大小有改變,導致合成後之速度向量改變方向及大小。但垂直於震波是大小上之改變,但方向上仍是垂直於震波。

故斜震波不會將氣流減速至音速以下,但會對氣流局部減速,並改變氣流流向。若氣流流速較高時,可利用一道或數道斜震波將氣流逐步減速至接近音速之範圍,再用一道正震波將氣流流速一舉減速至音速以下,如此在氣流減速過程中氣流釋放之能量可以減至較低程度。

發動機進氣道氣流減速運用實例
以米格設計局的(Mikoyan/Gurevich)MiG-21為例,機首進氣道是利用一道斜震波加上一道正震波對高速氣流減速,因此該型航空器飛行速度接近馬赫2,以避免影響進氣效率而導致發動機運轉不順暢。另一個例子為麥道(McDonnell Douglas)F/A-18E/F,採用二維進氣道以一道正震波對高速氣流作減速,與機首進氣道是相同之道理。

但機首進氣方式較早出現,於設計及實際飛行上比較好處理,若航空電子設備需要用到機首空間時,進氣道在設計上就必須折衷,像是洛馬(Lockheed Martin)F-16向機首下方移動。或是如麥道F-4及瀋陽飛機製造公司之殲擊八乙型戰機般,將進氣道移至機身兩側。此外如捷克AERO L-159及英國航太(BAE)鷹式(Hawk)攻擊/教練機之發動機為同一道進氣道,但採機身兩側進氣之設計。
arrow
arrow
    全站熱搜

    liu08222000 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()