噴管效率

噴管效率是評價(jià)噴管設(shè)計(jì)和制造完善程度的重要指標(biāo)。

運(yùn)用美國聯(lián)合陸?？哲姾蛧液娇蘸教炀?JANNAF)提出的二維動(dòng)力學(xué)模型修改版,我們進(jìn)行了火箭噴管參數(shù)計(jì)算。噴管特性設(shè)計(jì)參數(shù)與這些損失的關(guān)系也進(jìn)行了研究。另外,也考慮到了噴管中激波和熱損失對噴管效率的影響。噴管能量損失的確定運(yùn)用了 SSME 和 Vulcan 發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管型面,后一發(fā)動(dòng)機(jī)是未來運(yùn)載火箭的組成部分。火箭的設(shè)計(jì)參數(shù)由推力、室壓、混合比、噴管面積比和噴管幾何形狀確定。所有這些參數(shù)都有系統(tǒng)的變化,它們對噴管效率有一定影響。這些效率做為數(shù)據(jù)庫用于未來運(yùn)載火箭進(jìn)一步的系統(tǒng)分析 。

噴管效率，實(shí)際推力系數(shù)與理論推力系數(shù)之比。

噴管效率與以下各種損失有關(guān) :

(1)噴管出口燃?xì)鈴较蚍炙贀p失，也稱擴(kuò)散損失;

(2)燃?xì)庵泻泄?、液顆粒造成的兩相流損失;

(3)燃?xì)庵鲊姽鼙诿嫔系哪Σ翐p失;

(4)燃燒產(chǎn)物非絕熱流動(dòng)損失;

(5)附面層引起的燃?xì)馐湛s損失;

(6)局部激波損失;

(7)化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失;

(8)噴管潛入燃燒室內(nèi)引起的潛人損失。

噴管在過膨脹和欠膨脹的非設(shè)計(jì)狀態(tài)下工作，也直接造成推力損失。對于一般設(shè)計(jì)合理的噴管，其效率為0.93-0.98。

這種噴管的優(yōu)點(diǎn)是只用一個(gè)噴管， 結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、質(zhì)量輕，效率高。

按運(yùn)動(dòng)方式，它可以分為擺動(dòng)噴管和轉(zhuǎn)動(dòng)噴管兩大類。

擺動(dòng)噴管又分為單軸擺動(dòng)噴管和全軸擺動(dòng)噴管。在全軸擺動(dòng)噴管中按連接接頭形式分為柔性、珠承、液浮，球窩和方向架等噴管。

單軸擺動(dòng)噴管的活動(dòng)體只能繞與發(fā)動(dòng)機(jī)軸線垂直的軸在一個(gè)方向上擺山，僅提供一個(gè)方向的側(cè)向力;為實(shí)現(xiàn)俯仰、 偏航和滾動(dòng)3個(gè)方向的控制，須采用4個(gè)噴管，全軸擺動(dòng)噴管中采用最多的是柔性擺動(dòng)噴管。其次是珠承擺動(dòng)噴管。

它們的活動(dòng)體可繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸線上某點(diǎn)在各個(gè)方向擺動(dòng)，提供任何方向上的側(cè)向力，為火箭、導(dǎo)彈提供俯仰、偏航控制力 。

噴管是利用氣體壓降使氣流加速的管道。噴管的長度較短而氣流的速度較高，故氣流經(jīng)過噴管所需的時(shí)間很短，氣體和管壁的熱交換可以忽略不計(jì)。因此，噴管中氣體的流動(dòng)可作為絕熱流動(dòng)過程進(jìn)行分析。

按照連續(xù)性方程，管道截面積的變化率為：