沖壓發動機

沖壓發動機，是一種吸氣式噴氣發動機，其中供應到燃燒室的空氣的壓縮不受壓縮機等運動部件的影響，而僅受流速的影響氣體本??身固定，縮小灌腸。

沖壓發動機因此不能產生靜態推力，只能以最小速度工作； 有時只有超音速。 為了啟動和達到巡航速度，通常使用可投放的輔助火箭（助推器）。

有時，用于 V1 的脈沖噴氣發動機也稱為沖壓發動機。 然而，設計和功能有很大不同：脈沖發動機不使用壓縮，即使在靜止時也能間歇工作。

與基于燃氣輪機的驅動相比，這些發動機的功能原理和基本機械結構非常簡單。 然而，在操作速度（高達音速的十倍）下掌握空氣動力學是一項艱巨的任務。

基本上，噴氣發動機通過燃燒燃料獲得推力。 然而，為了有效燃燒，需要壓縮供應的空氣。 在亞音速范圍內的飛行速度，今天通常使用渦輪風扇發動機，它使用多級軸流壓縮機。

然而，在更高的飛行速度下，發動機的沖壓效應會導致壓力的競爭性增加，這意味著軸向壓縮機在壓力發展中的份額會降低。 在 1 馬赫時約為 50%，在 3 馬赫時該比例降至約 0%。 在幾倍于音速的情況下，傳統燃氣渦輪噴氣發動機的效率因此降低，而另一方面，動態壓力已經導致足夠的空氣壓縮。

沖壓發動機基于這一原理，但它們在靜止或速度非常低時不起作用，因為由于缺乏動態壓力而沒有壓縮。 因此，為了達到它們的運行速度，它們必須始終通過輔助動力裝置或其他方式加速。 它們的最佳性能范圍通常從基于燃氣輪機的噴氣發動機離開其最佳性能開始。

與渦扇發動機相比，其優勢包括重量輕、磨損小以及能夠使用不同的燃料。 與火箭發動機相比，優點是整個系統的重量更輕，因為氧化劑不必作為燃料攜帶，而是使用空氣中的氧氣。

沖壓發動機主要由一個管子組成，該管子在入口處設計為擴散器。 直徑在氣流方向上增加的錐體與氣流的管壁形成收縮，因此，根據伯努利，確保（相對）流速降低，從而壓力增加和空氣被壓縮。

在隨后的燃燒室中，發動機的直徑再次減小或至少保持不變。 此時，通過壓縮加熱的空氣被供給燃料，燃料持續燃燒，從而導致氣體膨脹。 然后，熱氣體向后排出，通過噴嘴加速并盡可能沿流動方向軸向對齊。 這允許在燃燒室的前部使用推力。

有效燃燒所需的壓縮通常只能從大約 1,000 公里/小時的空氣速度獲得。 大多數沖壓發動機只能保證從兩倍音速（高于 2 馬赫或 2,400 公里/小時）的最佳運行。 但是，也有沖壓發動機可以在320公里/小時左右啟動，然后加速飛機。

基于壓縮，可以區分沖壓發動機en的兩個變體：

在沖壓發動機中，發動機內部流入的空氣由于壓縮而被減速到音速以下（從車輛或發動機的參考系統來看；相對于周圍的空氣，先前靜止的空氣在飛行），然后是亞音速燃燒（發動機參考系統中的亞音速）。 圍繞 Einstr為了將燃燒室的速度降低到亞音速，從而增加壓力，在發動機進氣口區域放置了一個發散形狀的擴散器。 在時間 t 中通過發動機的相同質量的空氣也在時間中排出。 在這里，當管道橫截面減小時介質的速度增加：燃燒室后面的拉瓦爾噴嘴然后將流出的氣體加速回超音速。 這種發動機的工作范圍是在高達 5 馬赫的空速下使用碳氫化合物； 氫氣高達 7 馬赫。

使用超燃沖壓發動機（超音速燃燒沖壓發動機 - 超音速燃燒沖壓發動機），進入的空氣在壓縮過程中不會減速到（與發動機相關的）聲速以下，并且燃燒也會以超音速燃燒的形式發生。 超燃沖壓發動機的工作范圍介于（與飛機相關的）5 馬赫和（預計的）15 馬赫之間。

此處氣體的密度 ρ 對氣體加速具有決定性作用：與沖壓式噴氣發動機的拉瓦爾噴嘴不同，噴嘴直徑的增大會導致排出介質的加速。 其原因是現在介質自由松弛，這意味著可以實現更大的膨脹，從而實現更高的出口速度。

超燃沖壓發動機在其整個長度（> 3 馬赫）上承受超音速流，并且必須能夠承受由此產生的顯著更高的溫度。 例如，在 8 馬赫的速度下，根據空氣密度，會產生 3000 至 4000 °C 的溫度。 因此，在為 6 馬赫開發的 X-51 中，燃料在超過 1000 °C 的發動機周圍流動，以冷卻發動機并吸收熱量，并在此過程中蒸發。 冷卻通道涂有催化劑，燃料 (JP-7) 被分解成更小（更輕）的分子，例如氫氣或乙烯。 然后將它們燒掉。

超音速燃燒的另一個問題是空氣在發動機中的停留時間短。 這使得燃料更難與空氣和其中所含的氧氣混合。 這個問題可以通過在設計發動機時采取適當的措施來解決。

超燃沖壓發動機還有一個隔離器，這是一根橫截面恒定的管子，以防止在 3 馬赫以上的速度下產生不必要的壓縮沖擊和堵塞。