传热学之军事应用

传热学之军事应用安全工程组长：曹冬辉组员：李文佳纪蒙王文仲汪斌斌郭林生目录第一节空气喷气发动机第二节夜视仪第三节红外制导系统第四节军事图片赏析第一节空气喷气发动机原理牛顿第三定律--作用力等于反作用力喷气发动机在工作时，从前端吸入大量的空气，燃烧后高速喷出。在此过程中，发动机向气体施加力，使之向后加速，气体也给发动机一个反作用力，推动飞机前进。分类•涡轮喷气发动机•涡轮风扇发动机涡轮喷气发动机结构•进气道•压气机•燃烧室•涡轮•尾喷管•加力燃烧室（涡轮和尾喷管之间）压气机•压气机用来提高气体的压力，它通过高速旋转的叶轮，对进入压气机的气体做功，达到增压的目的。燃烧室•主要包括：喷嘴、涡流器、火焰筒等涡轮•涡轮叶片散热气膜冷却：冷却介质从被冷却部件表面的一排或几排小孔或缝隙流出形成气膜，以遮护部件表面的冷却方式。冷却空气通过物体壁面上按一定方式分布的孔或缝隙流出，在高温燃气和物体壁面间形成一层低温隔热气膜以减少燃气对物体的换热•从涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多，使发动机获得了反作用的推力尾喷管典型的扩散-收敛型喷管SU-27尾喷管尾喷管内部：后燃器的火焰环国产涡喷-7发动机及剖视图加力燃烧室•一般来讲，当气流从燃烧室出来时的温度越高，输入的能量就越大，发动机的推力也就越大。但是，由于涡轮材料等的限制，目前只能达到1650K左右，现代战斗机有时需要短时间增加推力，就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油，让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧，由于加力燃烧室内无旋转部件，温度可达2000K，可使发动机的推力增加至1.5倍左右。其缺点就是油耗急剧加大，同时过高的温度也影响发动机的寿命，因此发动机开加力一般是有时限的，低空不过十几秒，多用于起飞或战斗时，在高空则可开较长的时间。涡轮风扇发动机•风扇用来使由进气道进入发动机的空气受到压力后加速，一部分由内涵进入压气机，另一部分由外涵向后喷出产生部分推力。提高效率、经济性•进气道用来引导足够数量的空气顺利进入发动机，在飞行中还可以通过冲压作用提高压力。•燃烧室用来组织燃油与空气的混合燃烧，使燃油释放出热能，不断给气体加热，以提高气体温度。涡轮用来带动压气机和风扇转动，涡轮在燃烧室出口高温高压燃气作用下而旋转，并将燃气热能转换为涡轮机械功。由于涡轮各级转子转轴与压气机和风扇同轴连接，涡轮旋转时，即带动压气机、风扇转动。喷管用来使高温、高压燃体膨胀，将部分热能转换成气体动能、并与外涵受热加速后的气体混合，最后高速喷出。不加力涡轮风扇发动机加力式涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机的涵道比•涵道比（bypassratio）即涡轮发动机外涵道与内涵道空气流量的比值。内涵道的空气将流入燃烧室与燃料混合，燃烧做功，外涵道的空气不进入燃烧室，而是与内涵道流出的燃气相混合后排出。外涵道的空气只通过风扇，流速较慢，且是低温，内涵道排出的是高温燃气，两种气体混合后降低了流速与温度，能够降低噪声，增加推力。•在前风扇后，气流分为两路：•第一路（或称为内函道）气流在前风扇后流入燃气发生器•第二路（或称为外函道）气流在前风扇后流经燃气发生器周围的气流通道。•很明显，由于第一路的气流要在燃气发生器后面的涡轮叶片中继续膨胀以带动风扇，气流的温度，压力要进一步降低，会使第一路的排气速度减少，推力减少。但是由于燃气发生器的一部分能量通过涡轮传给风扇，使流过第二路的气流压力升高，流过涡轮风扇发动机的总的空气流量增大。这第二路气流在外函喷管中继续膨胀，也产生推力。发动机的推力是这两部分推力之和。•所以函道比越大的涡轮风扇发动机，他的推力越大！涡轮风扇发动机相对于涡轮喷气发动机的优势有哪些？涡轮风扇发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低，飞机航程变得更远，更经济。涡轮喷气发动机的缺点：涡喷发动机提高推力，则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度增加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。第二节夜视仪•1.用一种特制的透镜，能够将视野内物体发出的红外线会聚起来。•2.红外线探测器元上的相控阵能够扫描会聚的光线。探测器元能够生成非常详细的温度样式图，称为温谱图。大约只需1/30秒，探测器阵列就能获取温度信息，并制成温谱图。这些信息是从探测器阵列视域场中数千个探测点上获取的。•3.探测器元生成的温谱图被转化为电脉冲。•4.这些脉冲被传送到信号处理单元——一块集成了精密芯片的电路板，它可以将探测器元发出的信息转换为显示器能够识别的数据。•5.信号处理单元将信息发送给显示器，从而在显示器上呈现出各种色彩，色彩强度由红外线的发射强度决定。将从探测器元传来的脉冲组合起来，就生成了图像。夜视仪分类•微光夜视仪•红外夜视仪微光夜视仪原理利用夜间目标反射的低亮度的夜天光星月光大气辉光等自然光，将其增强放大到几十万倍，从而达到适于肉眼夜间进行侦察、观察、瞄准、车辆驾驶和其它战场作业。•特点：因微光夜视仪是利用夜天光进行工作，属被动方式工作，因此能较好的隐藏自己，微光夜视仪对从事特殊工作的部门，如军事、刑侦、辑毒、辑私、夜晚监控、保卫的应用等、它都是最合适的。军用微光夜视仪发展史•20世紀30年代荷兰的霍尔斯特等人成功的研制出世界上地一只近贴式红外变像管，它的出現标志著夜視技术的诞生，借助于夜视仪器，人类从此可以在黑暗环境中观察目标。•微光夜视仪现已发展了三代、第一代为三级级联式微光夜视仪（由3个0代光电管串联组成）。第二代为微通道板式微光夜视仪，第三代为|||-V族负电子亲和势光电阴极像增强器微光夜视仪。在第二代向第三代过度时发展了一种超二代的光电管称二代加，其技术性能仅次于三代产品。微光夜视仪如细分类那么就是0代、1代、2代、2代加、3代、共五个档次。微光夜视仪发展到今天，技术上已比较成熟且成像质量好，造价低、因此在今后相当一段时期里，它们仍然是世界夜视装备一主要装备。红外夜视仪红外夜视仪是利用光电转换技术的军用夜视仪器。它分为主动式和被动式两种：前者用红外探照灯照射目标，接收反射的红外辐射形成图像；后者不发射红外线，依靠目标自身的红外辐射形成“热图像”，故又称为”热像仪”。红外夜视仪分类•按增像管代数分类：红外夜视仪最为主要的指标是增像管的代数，理论上讲，代数越高，观察距离越远，越清晰。可以分为1代，1代＋，2代，2代+，3代•按观测目镜分类：可以分为单筒，双筒。右图是俄罗斯RHO一款2代+的夜视仪红外夜视仪发展史•1940年德国研制出硫化铅和几种红外透射材料后，才使红外遥感仪器的诞生成为可能。此后德国首a01先研制出主动式红外夜视仪等几种红外探测仪器，但它们都未能在第二次世界大战中实际使用。•几乎同时，美国也在研制红外夜视仪，虽然试验成功的时间比德国晚，但却抢先将其投入实战应用。•60年代，美国首先研制出被动式的热像仪，它不发射红外光，不易被敌发现，并具有透过雾、雨等进行观察的能力。第三节红外制导•原理红外制导指利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现制导的技术。•。美国在红外制导技术上一直处于世界领先地位。20世纪60年代，美国率先研制成红外非成像制导导弹；70年代美国休斯公司又生产出第一种红外成像制导导弹。红外制导分类•红外成像制导技术•红外非成像制导技术•红外成像制导系统可以根据目标和背景之间不同的热辐射效率，利用红外探测器描绘出如同电视画面般清晰的图像，从而实现对目标的识别、捕捉、锁定、跟踪。与非成像制导技术相比，红外成像制导系统具有更好的目标识别能力和制导精度，全天候作战能力和抗干扰能力也有较大改善。国产红外制导导弹•红外非成像制导：物体由于原子和分子结构内部的热运动而向外界辐射包括红外波段在内的电磁波能量。红外非成像制导技术就是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐射的红外能量来实现制导，优点是结构简单、成本低、不易暴露、隐蔽性好，缺点是容易受目标性质和气象条件的限制，而导致偏离和丢失目标。•红外非成像制导导弹发射红外成像战机携带红外导弹战斗欣赏军事图片赏析第四节•谢谢观赏•欢迎下次再来