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塞式喷管 plug nozzle 定义：发动机喷管轴心设有一外伸的特殊形面的中心塞体，使排出的气流流经喷管出口后，能继续膨胀为超声速流的尾喷管。 学科：航空科学技术_推进技术与航空动力装置 相关名词：火箭发动机 气动塞式发动机 【延伸阅读】 塞式喷管发动机属于运载火箭使用的发动机。塞式喷管的概念最早在20世纪40年代提出，50年代由罗罗公司的工程师、号称世界断裂力学之父的英国科学家格里菲斯提出专利，后来由美国火箭发动机设计商洛克达因公司大力开发研制。曾计划作为美国试验型飞行器X-33的动力系统，但由于该型号飞行器研制预算超支等原因导致项目下马。 塞式喷管主要分为直排式塞式喷管和环形塞式喷管两类。火箭发动机是通过燃料燃烧后产生的高温高压气体加速膨胀来对喷管产生反向推力的，常见的火箭发动机多采用钟形喷管结构。钟形喷管发动机根据喷管喉部压力及喉部与尾部喷口面积之比而有固定的出口静压力，出口静压力通常低于海平面大气压。因此，钟形喷管仅在某一海拔高度时才拥有最大推力。如果低于这一高度，由于外部气压过大，喷管会吸进一部分外部气体而产生负推力，高于这一高度又会因为喷射气体发散而造成推力损失。 由于结构特殊，塞式喷管在处于较低海拔高度时，外部较高的围压会将燃气紧压在喷管外壁，不会有负压吸气问题产生；在处于较高海拔时，燃气会随着围压降低，自行调整膨胀比，实现推力的高度补偿。当飞行高度足够高时，向外膨胀的气体还会在喷管底部交汇产生高压区，高压区压力高于周围环境压力，可以推动火箭上升，一定程度上弥补了气体向外侧膨胀过度造成的推力损失。 塞式喷管可以在不同海拔高度上均以良好的性能产生推力，因此非常适于单级入轨火箭使用。塞式喷管的研究在20世纪90年代处于鼎盛时期，我国于1997年开始进行塞式喷管的研制。此后，由于钟形喷管发动机技术日益成熟，同时一种能取代塞式喷管实现单级入轨的发动机方案——组合式发动机开始走向前台，主要航天强国逐渐放弃了对塞式喷管引擎的大力研究。但是，由于其与众不同的外形特征结构，各国也没有完全放弃塞式喷管的研制。或许将来某一天，某型飞行器外形和性能要求刚好需要使用塞式喷管引擎技术，那将迎来塞式喷管技术的下一个春天。 |
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