概述
冲压喷气式发动机(简称冲压发动机)是一种构造非常简单、可以发出很大推力、适用于高空高速飞行的空气喷气发动机(见图1及图2)。
图1亚音冲压喷气发动机
图2超音冲压喷气发动机
整个发动机只有三个主要部件——扩压器,燃烧室和尾喷管。它一般使用煤油做为燃料。推力的产生与涡轮喷气发动机一样,是由于高速排气所产生的反作用力。其情况是:当飞机运动时,空气流以高速冲进发动机中,于是空气速度就下降,压力便上升。当压力刚刚达到最大值时,就由喷油嘴喷射燃料(煤油),开始燃烧,使得发动机燃烧室中空气温度和压力急速地增大,然后这种炙热的空气与燃烧产物相混合的气体,便以更大的速度从发动机喷管喷射出来。喷气流的速度比进口的空气速度大得多,因而就造成反作用推力,使得飞机运动。气流喷出速度愈大,推力也就愈大。
虽然它只由很简单的三个管道形的部件构成,但是它可以发出非常大的推力,并且推力随飞行速度的增大而迅速增大。例如,一个横截面只有1平方公尺的冲压发动机在11公里高空,以速度为3.5倍音速飞行时(M=3.5),可以产生推力大约是30,000公斤(即30吨)。这时它推进的功率达到414,000匹马力,这相当于200个火车头的功率。若是在低空飞行,由于空气密度大功率还要增加。这样一台发动机有多重呢?最多不会超过1吨。从这里可以看到它强大的工作能力。
由于它具有这种优良的特点——推力大、重量轻,因此非常适合于高空高速飞行。目前的最高速度约为4倍音速(相当于4400公里/小时),高度可达30公里以上。但这数值还不是它的极限,估计以后它的飞行高度、速度还要进一步提高。
根据使用的范围,冲压式发动机可以分为亚音速及超音速两种。
它的主要缺点是,在静止时没有推力,因此无法自己起飞,使用中应该有起飞辅助动力。其次在低速度飞行时经济性差。
冲压发动机的用途及使用情况
亚音速冲压发动机,由于经济性差,目前很少作为飞机的动力装置。但是它构造简单,发动机制造成本很低,因此常作为靶机(靶机是防空部队打靶时作为射击目标用的飞机,里面没有人)的动力装置。有时也用做亚音速导弹的发动机。
将亚音速冲压发动机装在直升机的旋翼尖端,可以用来转动旋翼。这种型式的动力装置除了构造简单以外,并且直升机不承受旋翼转动的反作用力矩,因而也就没有必要像一般直升机一样,在尾巴上安装抗扭螺旋桨。
应该强调指出冲压发动机的优点主要表现在超音速飞行,因此其使用范围也主要是在超音速。下面介绍一些超音速冲压发动机的使用情况。
超音速飞机主要用作歼击机与轰炸机的动力装置。例如正在研究中的一种,是把冲压式发动机与涡轮喷气发动机组合使用,后者放在冲压发动机的进气道内。起飞时使用涡轮喷气发动机,冲压发动机在M=0.4时起动,设计的飞行速度为音速的4倍(M=4)(图3)。此外还有一种在研究中的轰炸机,其设计飞行速度为M=4,巡航高度H=30,000公尺,最大航程为16000公里,目前尚未获得成功。
图3装有冲压式发动机的超音速飞机
洲际飞航导弹由于冲压发动机可在高速下飞行,并且经济性很好,做为远程导弹,无论从军事上或经济上来考虑都很好,所以各国都在积极的从事研究。有一种正在研究中的洲际飞航导弹,其飞行速度约为音速的3.0-3.5倍,高度约为21-24公里。航程大于8000公里。
中程近程导弹在射程从几十公里直到2400公里范围内的中程及近程导弹上,目前经常采用冲压发动机。这种导弹可以是地对地,空对空,也可以是地对空。例如有一种装有冲压式发动机的地对地导弹飞行速度M=3.5,飞行高度24公里,航程2400公里。另一种空对空导弹从歼击机发射,可以用来攻击轰炸机或其他飞机,速度是音速的3倍。还有一种正在生产中的防空导弹,由地面发射,速度为M=2-2.5,这些导弹均采用冲压式发动机作为动力装置。












