歼-8战机机头那个突出的锥体是做什么的?
歼-8战机机头那个突出的锥体是做什么的?
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喷气式发动机和冲压式发动机的进气道,都设计有可调节进气锥,飞机在超音速飞行时,机头产生的激波(被推剂堆积气体,压力、密度、温度都会增大)会随着速度的增加而前移,激波后面的超音速气流会加速扩张(高速气流的压缩性特性)使密度减小、温度降低(音爆云就是在机体气流加速扩张的降温区里,水汽凝聚成的),没有进气锥,就会导致进气道进气量明显减少,会使发动机推力下降,进气锥的作用就是使椎尖激波产出于机头激波之前,使椎尖激波的高压波面,沿椎体正好全部进入进气道,以便保证发动机的进气量不但不减少,反而有所增加。以保证发动机足够的推力。随着超音速飞行速度增加(M数增大),椎尖激波会逐渐前移,调节锥就会同步逐渐后缩,保证激波推积的高密度高压区正好进入进气道。
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谢谢邀请!兔哥回答:歼-8战斗机是一款强调高空高速的制空截击战斗机,设计指标要求升限达到2万米,速度达到2.2马赫。歼-8战斗机是一个系列型号,歼-8l型采用机头进气道,歼-8ll型则采用了两侧进气道,歼-8l型数量并不多。歼-8战斗机的机头进气道采用了锥体结构。题目所说的就是这个锥体,称为激波锥,有激波锥的战斗机机进气道称为激波锥进气道。激波锥进气道是超音速战斗机早期典型的进气道设计,主要是超音速战斗机上才有,亚音速战斗机不需要,当然,超音速战斗机并不都采用这种方式,两侧进气道的超音速战斗机可以不使用激波锥,下面就谈谈这个激波锥的作用。
战斗机在超音速飞行中都会产生激波,所谓的激波就是在战斗机在超音速飞行时气流中的强压缩波。气流的扩散速度低于战斗机的飞行速度,机头部位的空气被战斗机前进力量挤压形成空气叠加效应,仿佛就是把空气推挤叠压成一道“空气墙”,我们所说的音障,音爆,音爆云的产生就是战斗机突破这层空气墙时发生的,当然,这是一个比喻。战斗机为什么要安装激波锥呢?战斗机的喷气发动机依靠空气气流进入产生动力势能,而进入发动机的气流流速必须是亚音速的,超音速战斗机就必须要将超音速气流变成亚音速,并且增加压强,激波锥就是干这个用的。激波锥的使用是为了满足战斗机上面的喷气式发动机进气需要,喷气式发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、冲压发动机、脉冲发动机等。喷气发动机所需要的气流流速必须是亚音速的。而战斗机超音速飞行时进入发动机的气流也一定是超音速的,加装激波锥就在进气口激波锥尖部产生激波效应,通过这个激波锥产生的斜激波对迎面而来的气流进行压缩减速,使气流变成亚音速气流进入发动机。为什么要把超音速气流减速为亚音速气流呢?气流越快飞机速度不是越高吗?下面详细说明一下这个问题;
激波锥的作用之一,气流减速;喷气发动机对吸入的气流有一定的要求,涡喷、涡扇发动机工作原理都是依靠“布雷顿循环”原理,气流流速必须是亚音速,否则超音速气流会损坏发动机。激波锥能够在超音速飞行时在锥尖部位产生激波,激波你可以理解为是一个气流墙,激波成斜向扩散,这样就使迎面的高速空气流减速增压,将气流的动能转化为势能。激波锥通常都有两道以上的圆锥曲线,超音速气流会产生两道以上的激波效应,迎面而来的超音速气流经过两道锥形激波后被压缩减速,通过环形进气口进入到亚音速内压式扩压器中,也就是战斗机的进气道,因此,超音速气流在激波锥产生激波效应的阻挡下,进入到发动机进气道的气流受到干扰变成了亚音速气流,并且压强增大,实现对气流的减速增压,这是一个作用。
激波锥有固定的也有可调解的,有机头激波锥进气道也有两侧激波锥进气道;激波锥进气道除了使超音速气流减速至亚音速气流,还要求不能具备粘性的附面层,也就是飞机表面以及进气道口和进气道壁不能产生表面的粘性空气层。所以激波锥进气道既能将吸入的空气减速至亚音速又要过滤掉粘性附面层。激波锥具备调解功能,通过操纵系统控制激波锥体前后运动实现进气量大小调解,满足战斗机发动机对于进气量的要求,同时战斗机为可以通过泄压口将多余的空气排出机体外。无激波锥的超音速战斗机也需要把超音速气流减速至亚音速气流,这是必须的,可采用扰流板等措施。所以,现在的战斗机基本都是两侧进气或是腹部进气,虽然没有了激波锥,但有扰流板。而最先进的战斗机的进气道则采用了“蚌式进气道”,其目的也是把超音速气流减速至亚音速气流。
安装雷达等设备;歼-8战斗机采用了激波锥进气道,这个激波锥里面是一个空腔,所以也把雷达等设备安装到了激波锥里面。看似一专多能,其实由于激波锥的面积要比机头小很多,所以雷达的直径不能太大,而雷达直径和性能有必然的联系,因此,雷达受直径大小的限制影响到了雷达的性能,这也是为什么歼-8战斗机被歼-8I l取代的原因。除了雷达受激波锥体积限制以外,还受到进气道口的遮挡,影响探测扇面的角度。目前机头进气这种设计模式已经被两侧和机腹部进气道所取代。其实不光是战斗机,有些导弹也采用激波锥进气道,但凡采用了激波锥进气道的导弹肯定会是超音速导弹,但凡采用了激波锥进气道的战斗机一定是超音速战斗机。
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见过歼-8战斗机的人可能都会问这么一个问题,那个突出的椎体是做什么用的?其实这个突出的椎体叫做进气锥(激波锥),主要目的在于调节进入战机发动机空气的速度。说的直白一些,就是将空气速度调节到发动机所能接受利用的程度。这一设计在今天是几乎没有的,即使需要这种用途,也是将其转移到机翼部位或者机侧身面上。
普通的喷气发动机一般都是需要亚音速的空气才能够完全工作的,否则发动机将会吃不消这些冲进来的高速空气。有了这个调节气流速度进气锥的存在,就很好的解决了这个问题。事实上,这个进气锥并不是保持位置不变的,一旦飞机飞到3马赫左右时候音锥附近就会产生空气流出的情况,从而在一定程度上影响发动机工作的效率。为了解决这一问题,当飞机速度越快是,机头进气锥的位置也就越靠后。从空气动力学角度来说,机头最佳应该是那种流线型的,但出于制造原因,一般都被制造成那种偏圆润的形状。
战机进气调节锥,并不是歼-8战机首创,在苏联米格-21战机,中国歼-7,英国TSR-2,法国的幻影,美国的SR-71也都有类似设计,只不过是进气锥所具体放置的位置有所差别。比如法国幻影的进气锥就被安装到了贴紧肚皮的地方,而美国SR-71的进气锥则被放在机翼上。往往影响这种进气锥具体安装位置的是飞机发动机所在的位置,毕竟这是为发动机来服务的。
歼-8战机和歼-7的机头为了达到调节气流的目的做成尖形,满足了发动机的同时也牺牲了飞机本身的雷达系统。我们都知道,良好的雷达系统对一架战机来说,在空中是决定生死的,而往往体积比较大的雷达才有足够探测的能力。战机为了探测前方空域的情况,雷达一般被放置在机头中。歼-8和歼-7的机头那么尖,肯定是严重牺牲了雷达。现代DSI进气道的出现,很好的解决了这个问题。但对于当时的苏联来说,米格-21战机只不过是一种非常廉价的消耗品罢了,质量不好也就那样吧。
我们所熟知的美国F-22猛禽战机主要是通过进气道中的隔板和间隙来调节空气流速的。其与上文提到的DSI进气道不属于同一种东西,现在这两种到底哪种更优秀还没有一个准确的说法。不管如何,肯定不会有当年那么落后的进气锥设计了。倒也不是说这种进气道目前没有了,只是说普通飞机用不到了,一些导弹和高超音速飞行器依旧有着这种设计。最主要的原因在于这种设计可以最大程度压缩空气,提高发动机工作效率。
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歼-8高空高速战斗机、北约代号“长须鲸”是我国60年代研发的国产战斗机。
该
采用两台国产“涡喷-7”喷气式发动机、实现了高空2万米、高速2.2马赫数的设计目标。
该型飞机采用机头进气、双发、单座三角翼常规气动布局设计。
(歼-7系列
超音速战斗机)
(国产涡喷-7发动机/歼7系列和歼8的标配动力系统)
歼-7/早期歼-8超音速喷气式战斗机采用结构简单的机头进气、配套有机头“激波锥”用于引发激波、压缩来流、共同根据不同高度速度调节进气量、“激波锥”内按装有火控雷达和电线电測距仪。
(歼-8早期型号准备的JL-7火控雷达和測距仪)
(歼-8战斗机装备的升级版
S-L4雷达)
受制于机头进気设计、早期型号的歼-8无法配置大口径火控雷达系统、作战性能受到影响。
这就是歼-7系列和歼-8机头“锥体”的作用和意义。
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大家好,我是IT老手。曾见证过J-8的生产试飞过程。说起歼八,背后隐藏着中国航空的心酸故事,下面会详细介绍。先说歼八凸起的锥,凸起的锥有两个作用,首先它是激波锥,其次是雷达保护罩。
激波锥的作用
飞机高速飞行时前端对空气产生强烈压缩,在前方大气中形成一个伞状的激波锥,激波前沿的空气密度急剧升高,在飞行器前面像一堵移动的墙一样,飞行器则在激波锥的尾流中前行。由于和前方静态空气直接接触的是激波锥而不是航天器本身,气动加热主要由激波前沿和前方的静态空气之间的压缩和摩擦产生。如果飞行器表面和激波前沿保持一定的距离,气动加热所产生的热量将主要在空气密度较高的激波内传导和耗散,飞机在周围宽厚的边界层保护下,本身承受的热负荷就要小很多。于是,降低飞机热负荷的一个重要途径就是使激波锥前移,尽量远离飞机本体。而歼八的设计初衷就是一款主打高空高速的歼击机,所以歼八的激波锥要显得特别长。
雷达保护罩
军用飞机,尤其是歼击机,雷达就是飞机的眼睛和耳朵。机载雷达的性能直接关系到飞机的战斗性能和生存能力。如果自己飞机雷达能探测的比敌方飞机更远,就可以在没被敌人发现的情况下消灭敌人。而雷达本身是由非常精密的仪器组成,必须置于飞机的头部。所以必须要在飞机头部安装雷达保护罩,防止高速飞行时过热损坏雷达。所以所有的飞机头部几乎都是呈锥体状。
歼八的坎坷现代化升级之路
去过沈飞的人应该都记得沈飞进门看到的那架歼八飞机,那是一架拆除发动机和武器之后的真实歼八飞机。这架飞机放在那里,是为了激励沈飞人时刻不要忘记自主研发生产才是强国的根本。当年美帝为了拉拢中国对抗苏联,主动提出帮我们升级歼八的航电系统。于是有两架歼八被送到美国进行升级,但是苏联解体后,美国找借口制裁中国。要求我们将歼八运回,还威胁说如果不运走就会扔到海里去。为了记住这耻辱,沈飞将运回的一架歼八放在门口,时刻提醒自己,牢记使命,不忘初心!
歼八优缺点
歼八优势在于高空高速,最高升限在2万米以上,最大速度在2.2马赫。但是歼八的缺点在空中机动性较弱,挂载能力差。
总结
强大的空军是建立在强大的国防工业基础之上的,只有坚持不懈的自主研发才能避免受制于人!歼八的经历就说明了一切!
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