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揭秘波音737MAX坠毁背后蕴藏的空气动力学奥秘

时间:2019-03-20 16:45来源:仿真秀 作者:中国航空

 

图 11b 涡扇发动机示意图

发动机既是热机,又是推进器。作为热机,发动机通过燃烧室对气流高温加热,化学能转变为内能,进而带动叶轮机械做功。作为推进器,发动机使通过的气流高速排出,从而产生反作用推力。发动机的具体推力可根据下图推导:

 

 

图 12 发动机推力推导示意图

选取发动机内表面为控制体,进口速度为V0,流量为qm,压力为P0,出口速度为V9,流量为qmg(考虑了燃烧室喷油的附加流量),压力为P9,面积为A9,发动机对控制体水平方向力为Fin(与气流对发动机的推力F是一对作用力和反作用力),根据动量守恒定理,控制体所受的外力等于流出流入控制体的动量差。即:

 

揭秘波音737MAX坠毁背后蕴藏的空气动力学奥秘

 

这是从总体的作用效果评估推力。气流流过发动机的每一个子部件,哪一个部件的受力是向前的,哪一个部件的受力是向后的呢,这主要与气流流过子部件时的压力变化有关。首先是压气机,气流经过压气机后被强烈压缩,压力明显增高,在巨大的压差力作用下压气机受到巨大的向前的作用力。而气流经过燃烧室,温度明显增加但压力增加有限,所以燃烧室所受的向前的力有限。当气流经过涡轮和尾喷管时,气流膨胀加速,压力降低,气流对涡轮和尾喷管的作用力是向后的。

 

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