航发小知识15

每期一篇原创文章

从这里读懂空天

进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管，是航空发动机五大部件，就像我们人的五个手指，有了这“五个手指”我们的航空发动机才能完成循环，为飞机提供持续的动力。本期我们就来看看五大部件中的最后一个部件——尾喷管。

它虽然是五大部件里的最后一个，但也是很关键的一个，并且我们的航发净推力和耗油率受喷管性能影响最大。如在超声速飞行和亚声速巡航状态下，若喷管效率降低1%，可使发动机净推力下降约1.7%。

尾喷管的主要功用有两点，一是把热能转换为动能；二是通过尾喷管喉道面积（尾喷管截面的最小截面积）的变化来改变发动机的工作状态。本期我们主要为大家介绍尾喷管的结构和类型。喷管类型按流道的型面可分为收敛型和收扩型，按调节方式又可以分为固定式和可调式，按推力方向又可以分为常规推力型和推力转向型（传说中的矢量喷管），当然也可以按速度分，分为亚声速和超声速喷管。

收敛尾喷管

也称收缩喷管，顾名思义，叫做收敛喷管是因为沿着流向流道面积是逐渐缩小的。必须指出此类型喷管出口最大气流速度为1马赫（即流速是当地声速的一倍，关于当地声速往期的文章有相关介绍）。所以其应用主要为亚声速飞机。

不可调节的收敛尾喷管，此种喷管结构简单、重量轻，适用于无加力燃烧室的亚声速或低超声速飞机中。如WP8、PW4000、CFM56（我们坐得最多的客机波音737的动力装置）等。

PW4000，固定式收敛尾喷管/带中心椎体（图片来自民航资源网）

可调节的收敛尾喷管，适用于带加力燃烧室的发动机，因为采用加力的发动机必须调节加大其喷口。这种调节也就带来了结构的复杂性，尾喷管的重量和技术难度也变大了。可调节式的收敛尾喷管又可以分为：双鱼鳞片式尾喷管、多鱼鳞片式尾喷管、气动调节式尾喷管、移动尾锥体式尾喷管。

收扩尾喷管

也叫收敛—扩张尾喷管、拉法尔喷管。同样，收扩型尾喷管也可以分为固定式和可调式。收扩喷管是一种超声速喷管，其流道面积先缩小后扩大。

需要指出的是，固定式收扩尾喷管因为其喉道和出口面积均不随着发动机的工作状态变化，故不能适应航空发动机工作状态变化的要求，所以航发中不适用，该结构的尾喷管却常用在火箭发动机中。

固定式收扩尾喷管

火箭发动机（固定式收扩尾喷管）

可调式收扩尾喷管主要应用在超声速军用飞机中，是目前战斗机广泛使用的喷管类型，其结构虽然复杂些但是其性能是最佳的，普遍适用于超声速飞机。当喷管可用压比大于5时，采用收扩尾喷管能使气流尽可能完全膨胀，从而获得高推力特性。

可调式收扩尾喷管由可活动的鱼鳞片组成喷管的流道，有作动系统通过调节机械改变收敛鱼鳞片的开度，对喉道面积和出口面积进行调节，从而调节发动机工作状态。

可调式收扩尾喷管

AL-3F发动机的鱼鳞式收扩尾喷管（图片来自空军之翼网）

AL-31F发动机（图片来自空军之翼网）

YF-22矢量尾喷管

以上就是本期的全部内容，简述了航空发动机尾喷管的基本类型和结构，下期文章我们继续介绍航发尾喷管的其他知识，欢迎爱好者们继续关注阅读！

空天知识局

从这里读懂空天

声明：原创文章，本文涉及图片均来源网络其版权归原作者所有，非作者所意，文章仅供学习使用，本公众号对此声明拥有最终解释权，转载需注明来自公众号空天知识局，如有涉及版权、以及其他内容请联系作者。