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黑鳥三倍音速飛行背後的秘密,發動機太強大,送你也無法山寨

由 鼎盛沖天飛豹 發表于 舞蹈2021-09-02
簡介SR-71的發動機艙系統具有可變幾何形狀進氣口,可前後調整的激波錐用於控制超音速氣流的激波位置,對超音速進氣進行減速壓縮,防止發動機壓氣機直接吸入超音速氣流

黑鳥飛機速度有幾馬赫

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眾所周知,SR-71“黑鳥”偵察機能以3。2馬赫的速度持續超音速巡航全靠其普惠J58發動機,這種14500千克加力推力的渦噴發動機是航空史上第一種實用化的變迴圈發動機,在上世紀50年代創造了一個航空發動機奇蹟。

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洛克希德“臭鼬工廠”研製的SR-71“黑鳥”直到2019年仍保持著吸氣式飛行器的最快速度紀錄,這個紀錄還是1976年創立的。

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不過很少有人知道光憑J58的獨特變迴圈設計,“黑鳥”還是飛不到三倍音速的,該機的發動機短艙在3。2馬赫巡航中貢獻了大部分推力。

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普惠J-58發動機是世界上第一臺雙迴圈發動機,在亞音速和跨音速下是一臺標準的加力渦噴發動機,當速度達到2馬赫左右時,J58就變成了一臺衝壓發動機。

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J58具有九級壓氣機,壓縮比8。8:1。當速度達到約2馬赫時,六根旁通導管就將大部分進氣從第四級壓氣機直接引至加力燃燒室,使發動機像衝壓發動機一樣工作,以更高效率執行。

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但即使此時J58的工作效率有所提高,“黑鳥”在3。2馬赫的巡航速度下,發動機也只能提供20%的推力。其餘80%則由發動機艙產生。

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SR-71的發動機艙系統具有可變幾何形狀進氣口,可前後調整的激波錐用於控制超音速氣流的激波位置,對超音速進氣進行減速壓縮,防止發動機壓氣機直接吸入超音速氣流。

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亞音速時激波錐完全向前,到高度高於9100米且速度達到1。6馬赫時開始向後移動,確保進氣激波始終處於進氣喉道內的最佳位置。此後飛機速度每提高0。1馬赫,激波錐就向後移動4。1275釐米,總行程為66。04釐米。

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發動機艙的另一個重要部分是旁路門,前部旁路門位於激波錐後方的進氣道頂部和底部,其功能是排出一些進氣來降低進氣道內多餘壓力。前部旁路門由進氣計算機控制,從1。4馬赫開始根據進氣道壓力比卡其,防止在壓氣機前端積聚過多壓力。

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但是從前部旁路門流出的低速進氣會產生很大的阻力,因此要儘可能保持關閉狀態。該旁路門的開啟也與激波錐有關,因為加速中激波錐向後移動時進,氣壓力會增加,前部旁路門需要開啟使壓力保持在受控狀態。

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第二套旁路門是後部旁路門,由飛行員手動控制以降低加速時的阻力,如果該旁路門被開啟,則前部旁路門需要關閉,反之亦然。發動機艙上的另一組開口是進氣道的一組外部格柵,這些格柵允許額外空氣以低速進入進氣道,在高速下則被用來將進氣錐附面層湍流排到外部。

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最後一點,進氣口罩上的一組開口可將部分亞音速進氣透過減震器流入發動機艙,輔助冷卻發動機卻。SR-71發動機艙採用了引射尾噴管設計,尾噴管上有一圈環形開口。透過主噴流引射作用在主噴管與外套管之間形成二次流,使排氣流得以繼續膨脹為超音速氣流來增加推力。

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正是透過如此複雜的設計,SR-71的發動機艙才與J58變迴圈發動機真正融為一體,成為“黑鳥”三倍音速巡航的最大的秘密。