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喷气飞机

[拼音]:penqi feiji

[外文]:jet airplane

用喷气发动机向后喷射高速气流以产生推力的飞机。按使用的喷气发动机类型的不同分为涡轮喷气飞机、冲压发动机喷气飞机、火箭飞机和组合动力装置的喷气飞机。现代使用的喷气飞机几乎都属涡轮喷气飞机,它是指以涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机为动力装置的一类飞机。其他各类喷气飞机仅少量用作靶机、无人驾驶飞机和试验研究机。

简史

第一架火箭飞机是德国的亨克尔176(He-176),于1939年6月15日首次试飞。同年8月27日第一架涡轮喷气飞机(He-178)试飞成功。它装有一台轴流式涡轮喷气发动机,仅用作试飞。1941年英国试飞了一架装一台离心式涡轮喷气发动机的飞机(E-28/39)。

第二次世界大战末期已有少量喷气飞机开始服役,最早投入作战使用的火箭飞机是德国的Me-163B(1944年首次试飞)。它的最大时速960公里,由于耗油率太大,在空中只能飞行 8~10分钟。最早使用的涡轮喷气飞机是德国的Me-262和英国的“流星”号。它们都装有两台涡轮喷气发动机,单台推力约8830牛(900公斤力),速度分别为871公里/时和794公里/时,超过当时最快的活塞式战斗机的速度(750公里/时)。

战后,各国研制的喷气战斗机大量服役,很快取代了活塞式战斗机。这些飞机安装的是涡轮喷气发动机,但外形与螺旋桨飞机仍相似,最大速度为900公里/时。40年代末,涡轮喷气发动机的推力增大,再加上采用后掠机翼,喷气飞机的速度增加到1000公里/时左右。这一时期代表性的飞机有美国的F-86、B-47和苏联的米格15、图16等(图2 )。50年代的喷气战斗机采用了带加力燃烧室的涡轮喷气发动机和符合面积律要求的飞机外形,速度超过音速,并很快达到两倍音速。晚些时候又出现超音速喷气轰炸机和侦察机等。代表性的超音速喷气飞机有:美国的F-4和F-104、苏联的米格 21、法国的“幻影”3等。在这一时期还广泛研究和试验了其他类型的喷气飞机。1947年10月14日美国的一架用于研究超音速飞行的火箭飞机 X-1首次突破音障,飞行速度达到马赫数1.015。1967年X-15A火箭飞机在3万米高空创造了马赫数 6.72的载人飞机速度纪录。1949年法国试飞第一架冲压发动机的喷气飞机“吕达克”,1953年又试飞一架冲压与涡轮喷气组合动力的喷气飞机。涡轮喷气飞机的速度纪录是由美国的SR-71A飞机在1976年7月28日创造的,为3529.56公里/时。

喷气飞机特点

飞机所需的推进功率按速度的三次方增长,接近音速时需用功率的增长还要更快。螺旋桨飞机不能作高亚音速和超音速飞行,因为螺旋桨在高速飞行时效率急剧下降,同时活塞式发动机所能输出的功率太小,满足不了高速飞行的需要,即便是代之以功率较大的涡轮轴发动机,螺旋桨能吸收的功率也是有限的。喷气飞机的巨大推进功率和在高速飞行时的推进效率使它成为高速飞行、特别是超音速飞行的理想航空器。在高亚音速范围内,装有涡轮风扇发动机的喷气飞机,经济性高于螺旋桨飞机。绝大多数螺旋桨飞机的发动机和螺旋桨都装在机翼短舱或机身头部,涡轮喷气飞机的发动机安放则方便灵活得多(图3),典型的位置有:机翼下的吊舱内、机身尾部两侧的吊舱内和机身尾部内。主要考虑因素是发动机进气、排气的效率和使用安装方便。涡轮喷气发动机耗油多,所以飞机载油量大,远程喷气飞机载油量可高达飞机总重的一半以上,大量的燃油不仅装在机翼内,还装在机身内,在喷气歼击机上还要吊挂多个外部副油箱。喷气飞机在低速飞行时效率比较低,起飞着陆性能比较差。现代大型喷气客机须在长3000米以上的跑道上起降。为改善起飞着陆性能,现代喷气飞机普遍使用反推力装置、着陆减速伞和复杂的增升装置。喷气飞机产生的巨大噪声和大量排气污染影响生活环境。

火箭飞机装火箭发动机,自带助燃剂。它在空气稀薄的大气层顶端仍可飞行。由于喷流速度极高,只有在高空以 5倍以上音速飞行才是经济的。冲压发动机喷气飞机不能自行起飞,其发展受到限制。涡轮和冲压发动机的组合动力装置就是克服这一缺点的一种尝试。

应用

涡轮喷气飞机因高速飞行的经济性和优异的超音速性能,在军用和民用航空中得到广泛应用。在军用飞机中,不仅超音速歼击机和轰炸机是喷气式的,而且航程远、装载量大的高亚音速军用运输机也多是喷气飞机。涡轮喷气发动机的巨大功率和较轻的重量(高推重比)可以增加飞机的载重量,例如C-5A运输机重量348吨,最大载重量可达120吨,为了改善巡航经济性和起飞性能而装有4台高流量比的涡轮风扇发动机,每台静推力为 182400牛(18600公斤力)。在超音速歼击机上多采用1~2台带加力燃烧室的涡轮风扇发动机,装在机身尾部,飞机以加力状态进行超音速飞行,以非加力状态进行亚音速飞行。军用教练机、预警机、空中加油机也都是喷气飞机。在民用方面,喷气飞机首先用于远程航线,以后又发展到中、短程航线。在通用航空中,喷气飞机也日益增多,特别是在要求快速、舒适的公务机中,喷气飞机的数量增长很快。喷气客机除载重量大、速度快、经济和安全可靠外,由于其飞行高度高(高空气流平稳)、发动机振动小,也更易于创造舒适的环境。火箭飞机的应用仅限于科学研究领域。

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文章名称:《喷气飞机》
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