如何制作拉瓦尔喷管

如何制作拉瓦尔喷管

拉瓦尔喷管是火箭发动机和航空发动机最常用的构件，由两个锥形管构成，如图一所示，其中一个为收缩管，另一个为扩张管。　

　拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分。喷管的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉。窄喉之后又由小变大向外扩张至箭底。箭体中的气体受高压流入喷嘴的前半部，穿过窄喉后由后半部逸出。这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至跨音速。所以，人们把这种喇叭形喷管叫跨音速喷管。

由于它是瑞典人拉瓦尔发明的，因此也称为"拉瓦尔喷管"。分析一下拉瓦尔喷管的原理。火箭发动机中的燃气流在燃烧室压力作用下，经过喷管向后运动，进入喷管的A。在这一阶段，燃气运动遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流不断加速。当到达窄喉时，流速已经超过了音速。

而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。在B，燃气流的速度被进一步加速，为2-3公里/秒，相当于音速的7-8倍，这样就产生了巨大的推力。拉瓦尔喷管实际上起到了一个"流速增大器"的作用。其实，不仅仅是火箭发动机，飞弹的喷管也是这样的喇叭形状的，所以拉瓦尔喷管在武器上有着非常广泛的应用。

涡轮增压器通常包括压气机和涡轮机，压气机与涡轮机机械连接，压气机设于发动机的进气管上，压气机的出气口与发动机的进气口连通，涡轮机设于发动机的排气管上，涡轮机的进气口与发动机的出气口连通，当发动机运转时，发动机排出的废气流经涡轮机，废气的动能驱动涡轮机的叶轮高速旋转，由于涡轮机的叶轮与压气机的叶轮同轴设置，涡轮机叶轮高速旋转的同时，带动压气机叶轮进行相应的调整旋转，从而使通过压气机内的空气的流速和压力得到增强，增压后的空气进入发动机的燃烧室以供燃油燃烧。

然而，现有技术中的具有涡轮增压的汽车都存在涡轮增压介入的滞后问题。废气涡轮只是靠发动机排放的废气来推动，在汽车起步的初期，由于废气排气量的不够，不能及时的推动涡轮，造成增压器也不工作。

由于涡轮增压器具有滞后的缺点，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，在发动机启动或车辆加速时，使得进入发动机燃烧室内的空气的流量增加较慢，在喷油量增加的情况下，进入发动机燃烧室的空气的量增加较少，进而使得发动机的输出功率增加延迟，这对于突然加速或超车的汽车而言瞬间加速速度较慢；同时，在发动机启动或车辆加速工况时，由于喷油量增加而进气量不足，导致燃料燃烧不充分，造成大量的颗粒排放，而且燃油消耗量较大。