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衝壓發動機(Ramjet, stovepipe jet, athodyd)是噴氣發動機的一種,它利用了發動機的前向運動來壓縮空氣,而不使用帶有可旋轉葉片的壓縮機。衝壓發動機無法在空速為零的時候產生推力,因此無法使飛行器從靜止啟動。衝壓發動機主要是利用高速迎面氣流進入發動機後減速使空氣增壓的航空發動機。通常由涵道(又稱擴壓器)、燃燒室和噴管組成。航空器飛行時迎面氣流在通過涵道的過程中將動能轉變為壓力能,經壓縮後的空氣進入燃燒室與燃料混合進行等壓燃燒,生成的高溫燃氣在噴管中膨脹加速後排出,產生推力。

衝壓發動機需要相當高的速度才能良好作用,而在速度達到3馬赫左右的時候效率最佳。而衝壓發動機最高可以在6馬赫的速度下工作。

衝壓發動機的體積比較小,結構比較簡單,因此對於那些需要這種發動機的高速飛行器相當有用,比如導彈。而武器設計者試圖在火炮中使用衝壓發動機的技術。例如,如果120mm迫擊炮彈使用了衝壓發動機的技術,射程可能達到35公里。衝壓發動機也被作為翼端發動機在直升機的發動機中使用,儘管效率並不高。

衝壓發動機經常與脈衝壓式噴氣發動機混淆。脈衝發動機使用間歇的燃燒方式,而衝壓發動機採用連續燃燒的方式。這兩種發動機有着本質的區別[1]

歷史

法國發明家René Lorin在1913年發明衝壓發動機,並申請專利。但是由於缺少足夠的材料,建造原型機的工作失敗了。

在1915年,匈牙利發明家Albert Fonó設計了一種增加火炮射程的解決方案。他將火藥發射的炮彈於衝壓發動機推進結構結合起來,使得儘管發射速度比較低,炮彈仍能有較遠的射程,同時也允許相對輕型的火炮可以發射重型的炮彈。Fonó將他的發明提交給了奧匈軍隊,但是這項提案被否決了。在第一次世界大戰之後,Fonó回到了噴氣推進的課題中。1928年5月,他在一份德國專利申請中描述了一種可以用於高海拔超音速飛行器的噴氣發動機。而在附加的專利申請中,他調整了發動機使之可以用於亞音速飛行。經過四年的專利審查,於1932年他獲得了這項專利(德國專利號No. 554,906, 1932-11-02)。

結構

空氣中高速運行的物體將會在運行的前方產生高壓區域,而後方產生低壓區域。衝壓發動機利用了發動機前方的高壓使空氣進入發動機管道,隨後,空氣與燃料混合燃燒。加熱後的空氣傳送到噴嘴並被加速至超音速。這個加速給予衝壓發動機前進的推力。

衝壓發動機通常被描述成「飛行的煙囪」。這個設備非常簡單,包括一個進氣口燃燒室、和一個噴嘴。通常,衝壓發動機中唯一的活動結構在渦輪泵中,這個泵將液態燃料泵入燃燒室。而固態燃料的衝壓發動機的結構更為簡單。作為對比,一個渦輪噴氣發動機通常包括渦輪驅動的風扇來壓縮空氣,這將使發動機在低速時有更高的效率,而此時衝壓發動機的效率比較低。但是渦輪噴氣發動機更加複雜、沉重,造價也更昂貴。渦輪機溫度限制也限制了最高速度與高速時的推力[2]

視頻

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參考文獻