[發明專利]一種可變形鼓包進氣道的鼓包型面變形實現方法

有效

• 申請號: 201310124735.0
• 申請日: 2013-04-11
• 公開（公告）號: CN103225542A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 周麗;程文杰;張平;邱濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02C7/042
• 分類號: F02C7/042
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種變體飛機技術領域中的自適應進氣道技術，尤其涉及一種可變形鼓包進氣道的鼓包型面變形實現方法。該方法使得鼓包產生光滑平整的凹陷變形，得到較大的氣流通量變化，以兼顧不同飛行狀態下的發動機推力性能和進發匹配特性。

背景技術????進氣道是飛機發動機中的重要部件，它對進入發動機的氣流進行初步壓縮和調整，使得壓氣機入口處的氣流盡量平穩。在不同飛行條件下，需要調節喉道面積和進氣道形狀以滿足發動機進氣量需求并降低飛行阻力。F-15、SU-27等飛機采用可調的二元進氣道，進口處設計了可動壓縮斜板，對進氣量進行控制，也有將可調擋板布置在兩側進氣道的外罩。但尖唇緣導致了飛機低速性能差，且結構重量、成本和占據空間的增加，使得其綜合效率低下，復雜的調節系統帶來隱身性能差等問題，更是無法滿足四代機的要求。

近年來，在先進戰斗機的進氣道設計中，越來越多的采用DSI進氣道，又稱“三維鼓包式無附面層隔道進氣道”。這種進氣道采用一個固定的鼓包對氣流進行壓縮，滿足設計飛行條件下的進氣通量需求，并消除附面層影響，達到簡化結構和減少雷達反射的目的。但是在設計過程中，鼓包的形狀不可調節，只能滿足一定馬赫數下的進發匹配性能，當飛行速度不在設計最優速度范圍時，則面臨進氣道高低速性能差的難題。

通過分析進氣道設計要求，本發明提出了適應不同飛行狀態的可變形鼓包進氣道概念。在DSI進氣系統基礎上，采用驅動系統對進氣道鼓包的局部區域進行驅動，改變鼓包的壓縮面型面形狀，調節進氣道的喉道面積，從而滿足不同發動機流量需求，并改善進發匹配特性。

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發明內容?????本發明針對可變形鼓包進氣道的鼓包壓縮型面調節問題，提供了一種鼓包型面變形實現方法，旨在解決可變形鼓包進氣道中鼓包型面的形狀控制問題，兼顧驅動力、驅動能量、通量變化和型面平整度等因素，對鼓包變形的驅動方案進行優化，使得DSI進氣道通量產生可行的改變，滿足不同飛行狀態下的推力性能和進發匹配特性。

本發明所述的可變形鼓包進氣道的鼓包型面變形設計方法，其包括以下步驟：

1）選取先進戰斗機鼓包進氣道作為研究對象，建立鼓包變形區域模型，該鼓包采用超彈性材料制成；

2）研究鼓包變形區域的加載位置與驅動所需載荷及變形后的型面平整度之間的關系，以優化加載裝置的布置，確定最優的加載區域；

3）優化加載方案和加載位置，采用兩步加載：先對鼓包變形區域中心進行加載，將其驅動至預定變形量，然后對鼓包變形區域中最優的加載位置進行加載進而實現形狀調節，得到光滑平整的型面，從而以最優的載荷需求實現鼓包變形區域的變形和形狀控制，并給出變形平整度評估；

4）按照步驟3）得到的加載位置安裝鼓包型面形狀控制裝置，在鼓包處機身內側空間布置驅動系統，對鼓包型面進行面外方向的調節，實現可變形鼓包進氣道的鼓包型面形狀控制。

上述步驟1）所述鼓包變形區域模型的建立是針對鼓包進氣道中的鼓包型面，在喉道位置處選取一近似橢圓底的橢球殼體區域作為鼓包變形區，該鼓包變形區包括變形區域和搭接區域。

所述步驟2）的具體過程為：

2.1）采用數值仿真技術，對鼓包變形區域模型進行加載，用多加載點同步位移加載模擬剛框協調加載，研究鼓包殼面的變形機理；

2.2）變化加載點布置位置進行仿真，分析不同加載點布置情況下對驅動所需載荷特性及變形后型面平整度的影響，確定最優的加載位置。

所述步驟4）的鼓包型面形狀控制裝置包括作動筒、剛框及連接桿，三者均布置在鼓包處的機身內側，作動筒對應鼓包變形區域固定，剛框安裝在作動筒的活塞上，若干根連接桿一端固定在剛框上，另一端連接鼓包殼面，由作動筒同步驅動，通過剛框協調加載，作用在鼓包變形區域上?。

本發明的方法可以實現鼓包進氣道中鼓包型面的局部可調變形，從而改變進氣道喉道面積，提供一種可變形鼓包進氣道的實現方法。本發明采用分步加載實現鼓包型面變形和形狀控制，所需載荷水平小且載荷曲線平緩，鼓包殼面應變水平適中，變形后鼓包型面平整，進氣道氣流通量改變效果明顯，以兼顧不同飛行狀態下的發動機推力性能和進發匹配特性。

附圖說明????圖1(a)?鼓包局部可調的可變形鼓包進氣道，

圖1(b)是圖1a中A-A向截面圖，

圖2?鼓包變形區模型參數，

圖3?驅動方案，

圖4?殼面等高度橢圓加載框參數，

圖5?變形后的殼面形狀，