Изменения скорости и давления

Во время прохождения воздуха через двигатель, аэродинамические и энергетические потребности требуют изменения его скорости и давления. Например, во время сжатия требуется повышение давления воздуха, а не увеличение его скорости. После того, как воздух нагреется, и его внутренняя энергия увеличится посредством сжигания, увеличение скорости газов необходимо для того, чтобы заставить турбину вращаться. В реактивном сопле требуется высокая выпускная скорость, так как именно изменение импульса воздуха обеспечивает тягу самолета. Локальные замедления потока воздуха также необходимы, например, в камерах сгорания, чтобы обеспечить зону низкой скорости для горения пламени.

Эти изменения реализуются с помощью размера и формы каналов, через которые проходит воздух на своем пути через двигатель. Там, где требуется преобразование (кинетической) энергии скорости в давление, проходы имеют дивергентную форму. С другой стороны, там, где требуется преобразование энергии продуктов сгорания в энергию скорости, используются конвергентные каналы или сопла (рис. 1-9). Эти формы применяются к газотурбинным двигателям, где скорость воздушного потока является дозвуковой или звуковой, т. е. для местной скорости звука. Там, где приходится иметь дело со сверхзвуковыми скоростями, например, в реактивном сопле ракеты, используется прямоточный воздушно реактивный двигатель, и некоторые реактивные двигатели, конвергентно-дивергентные сопла или трубы Вентури (рис. 1-10) для обеспечения максимального преобразования энергии, выделяемой при сгорании газов, в кинетическую энергию.

Конструкция каналов и сопла имеет большое значение, поскольку от этого зависит эффективность, с которой осуществляются изменения энергии. Любое нарушение гладкого потока воздуха создает потери в эффективности и может привести к неисправности компонента из-за вибрации, вызванной вихрями или турбулентностью воздушного потока.