基本介紹
噴氣發(fā)動(dòng)機中把高壓燃氣(或空氣)轉變?yōu)閯?dòng)能，使氣流在其中膨脹加速以高速向外噴射而產(chǎn)生反作用推力的部件，又稱(chēng)排氣噴管、推力噴管或尾噴管。噴管類(lèi)型很多，有固定的或可調的收斂噴管、收斂-擴散噴管,引射噴管和塞式噴管等，根據飛行器性能和發(fā)動(dòng)機工作特點(diǎn)選用。高速殲擊機大多采用可調的收斂噴管和可調的收斂－擴散噴管或引射噴管；火箭發(fā)動(dòng)機常用固定式收斂-擴散噴管；垂直或短距起落飛機采用換向噴管。
氣流在噴管入口處的總壓與出口處的靜壓之比稱(chēng)為噴管落壓比、膨脹比或壓力比。收斂-擴散噴管出口面積與臨界截面面積（zui小截面處的面積）之比稱(chēng)噴管膨脹面積比，通稱(chēng)面積比。當氣流膨脹到噴管出口處的靜壓恰等于外界大氣壓力時(shí),稱(chēng)為完全膨脹噴管,其性能zui佳，當氣流在噴管出口處的靜壓大于外界大氣壓時(shí)，稱(chēng)為不完全膨脹噴管，氣流的壓力能沒(méi)有充分轉化為動(dòng)能。當氣流在噴管出口處的靜壓低于外界大氣壓時(shí)稱(chēng)為過(guò)膨脹噴管，這時(shí)將出現負的壓力推力。
基本功能
噴管是燃燒室內高溫高壓燃氣的出口，是火箭發(fā)動(dòng)機能量轉換的重要部件，直接影響發(fā)動(dòng)機的性能。噴管的基本功能有兩個(gè)：
（1）通過(guò)噴管的噴喉大小控制燃氣的質(zhì)量流率，以達到控制燃燒室內燃氣壓強的目的；其次，通過(guò)采用截面形狀先收斂后擴張的拉瓦爾噴管(由收斂段、喉部和擴張段三部分組成)使燃氣的流動(dòng)能夠從亞聲速加速到超聲速，高速?lài)姵龊螽a(chǎn)生反作用推力。
（2）為了控制飛行器的飛行方向和姿態(tài)，還可以利用噴管實(shí)現推力矢量控制。對于中小型火箭，多采用較簡(jiǎn)單的錐形噴管;而工作時(shí)間長(cháng)、推力大、質(zhì)量流率大以及采用高性能推進(jìn)劑的大型火箭，一般使用特型噴管(如雙圓弧形和拋物線(xiàn)形等) [1] 。
噴管類(lèi)型
收斂噴管
橫截面積沿流向逐漸縮小的噴管。收斂半角常取7°～35°，在大馬赫數飛行時(shí),會(huì )因不完全膨脹造成很大的推力損失。例如，馬赫數為1.5時(shí),損失約為 14%；馬赫數為3時(shí)，損失大于50%。這種結構簡(jiǎn)單、重量小的噴管用于亞音速或低超音速飛機的發(fā)動(dòng)機。
收斂-擴散噴管
橫截面積沿流向先收斂后擴散的噴管。它是瑞典人C.G.拉瓦爾發(fā)明的，所以又稱(chēng)拉瓦爾噴管。這種噴管用于超音速殲擊機上時(shí)，臨界面積與出口面積均需隨飛行狀態(tài)而調節；用于火箭發(fā)動(dòng)機上時(shí)，面積比可達7～400?，F代火箭發(fā)動(dòng)機zui常用的是鐘形噴管，出口半角減到2°～8°，長(cháng)度較短。還有幾種更短的環(huán)形噴管，如塞式噴管、膨脹偏轉噴管、回流噴管和平流噴管等。其共同特點(diǎn)是氣流有自由膨脹邊界，可隨外界壓力自行調節，經(jīng)常處于完全膨脹狀態(tài)，但使用不普遍。
可調噴管
主要用于高速飛行的軍用飛機的加力渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機或加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機。噴管面積比易調節，可隨飛行條件變化，而經(jīng)常處于完全膨脹狀態(tài)。結構型式有平衡桿式、折疊式、折疊花瓣式、套筒錐式等。
引射噴管
由可調收斂形主噴管和固定的或可調的引射套管組成。主流的引射作用帶動(dòng)一股次流從主流氣柱與引射套管之間流過(guò),次流對主流起氣墊作用,約束主流的膨脹。調節次流流量可以控制主流的流通面積，使其達到或接近完全膨脹。引射噴管重量小，結構簡(jiǎn)單。能在很寬的飛行范圍內維持良好的性能，已廣泛用于許多高性能的飛機上。
二維噴管
出口截面不是圓形，容易實(shí)現飛機后體與噴管一體化，減小飛機的外阻力和暴露面，改進(jìn)飛機性能和隱蔽性；還能實(shí)現推力換向和反向，增加機動(dòng)性。
噴管材料
噴管材料的選用與噴管結構和冷卻方式等密切相關(guān)。燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機噴管常用鎳基高溫合金材料，液體火箭發(fā)動(dòng)機再生冷卻噴管采用不銹鋼；輻射冷卻噴管延伸段使用鈮合金等耐熱材料；固體火箭發(fā)動(dòng)機常用復合材料，接觸燃氣流的部分則選用耐高溫或耐腐蝕材料，背壁選用絕緣材料。噴管中受熱zui嚴重的喉部?jì)葌鹊哪透邷貙臃Q(chēng)喉襯，可用鎢及其合金等高熔點(diǎn)金屬或發(fā)汗材料、金屬陶瓷、石墨、碳-碳復合材料以及碳陶復合材料。入口段多用石墨酚醛或碳酚醛材料。出口段常用高硅氧-酚醛或碳酚醛材料(見(jiàn)航空航天材料、航空發(fā)動(dòng)機材料)。
噴管介紹
ASRM 噴管裝置主要包括兩個(gè)組件,即前噴管和后出口錐。前噴管由柔性密封接頭和絕熱體組成,它具有8°全軸推力向量控制的能力.柔性密封接頭是由 D6AC 鋼增強片、天然橡膠墊片和 D6AC 鋼前、后端環(huán)組成.接頭被安裝到有絕熱層的 D6AC 固定座以及7050鋁制整體頭部入口和喉部支撐罩上.噴管頭部入口和喉部的火焰表面燒蝕環(huán)用標準密度(1.45g/cm~3)的碳布酚醛帶纏繞制成。
