[實用新型]用于組合動力進氣道模態轉換試驗的堵錐及試驗裝置

有效

• 申請號: 201520054537.6
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN204439362U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 劉君;袁化成;陳文芳;姚猛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;吳庭祥

技術領域

本實用新型涉及一種用于組合動力進氣道模態轉換試驗的堵錐及試驗裝置，屬于組合動力進氣道氣動設計領域。

背景技術

吸氣式高超聲速推進系統是發展高超聲速飛行器的關鍵技術，在強調空天一體化的應用背景下，該領域引起了世界各國的廣泛關注。高超聲速飛行器的飛行速度范圍包括了亞聲速、超聲速以及高超聲速。吸氣式高超聲速推進系統需要在寬的馬赫數范圍內為飛行器提供動力，這將是一個巨大的挑戰。吸氣式推進系統主要有渦輪發動機、沖壓和超燃沖壓發動機這兩種類型。其中渦輪發動機適合在較低的馬赫數下工作，沖壓和超燃沖壓發動機適合在較高的馬赫數下工作。因此采用組合發動機的方法，將渦輪和沖壓和超燃沖壓發動機進行組合，可以滿足高超聲速飛行器對吸氣式推進系統的要求。通過國內外相關專家的研究表明，組合動力發動機是吸氣式高超聲速飛行器的理性動力裝置。

目前，組合發動機根據渦輪和沖壓和超燃沖壓發動機的布局方式可分為串聯式和并聯式。其中，串聯式組合發動機采用前后的布局方式。模態轉換即渦輪模態與沖壓模態的相互轉換是組合動力發動機的關鍵技術之一。模態轉換過程進氣道需要保證進入渦輪和沖壓發動機的流量平衡以及氣流品質滿足要求，才能使整個組合動力系統發揮它的優勢。在進行進氣道模態轉換試驗時，需要通過堵錐系統來模擬渦輪/沖壓發動機工作狀態的改變。目前普遍采用的進氣道堵錐是基于等錐角設計方法，采用該方法設計的堵錐堵塞面積與移動距離呈二次曲線關系，采用該堵錐無法滿足進氣道模態轉換過程對渦輪/沖壓通道反壓的要求，影響了模態轉換的穩定性和試驗數據的準確性。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，提供一種在模態轉換試驗過程能使保證模態轉換過程渦輪和沖壓通道的總堵塞比不變或者按照某一線性規律變化的堵錐及組合動力進氣道試驗裝置。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供的用于組合動力進氣道模態轉換試驗的堵錐，所述堵錐的頂端到其與底端間直線上的任一點距離與頂端到底端之間直線距離之比等于所述任一點的堵錐截面面積與堵錐底端面積之比；所述堵錐底端面積等于擬堵塞通道出風口截面面積。

本實用新型還提供了采用上述堵錐的組合動力進氣道模態轉換試驗裝置，包括渦輪通道、沖壓通道和堵錐；所述渦輪通道和沖壓通道同軸設置，渦輪通道位于沖壓通道內；所述渦輪通道出口截面位于沖壓通道出口截面的后方；所述堵錐包括渦輪通道堵錐和沖壓通道堵錐，所述沖壓通道堵錐用于對沖壓通道出氣口進行堵塞，所述渦輪通道堵錐用于對渦輪通道出氣口進行堵塞。

作為優選，所述渦輪通道堵錐為彈頭形結構；所述沖壓通道堵錐為內設圓形通道的半錐形結構，所述的圓形通道直徑等于渦輪通道堵錐所堵塞的渦輪通道的外徑，所述沖壓通道堵錐套在渦輪通道上。

本實用新型的原理：在串聯式組合動力進氣道模態轉換過程發動機對進氣道的要求為進氣道出口馬赫數保持恒定或者按照某一線性規律變化，因此要保證模態轉換穩定進行，渦輪和沖壓通道的總堵塞比需保持恒定或者按照某一線性規律變化。由于模態轉換過程中渦輪和沖壓通道的堵塞比是不斷變化的，要保證總堵塞比不變或者按照某一線性規律變化就要滿足渦輪通道堵錐和沖壓通道堵錐在移動過程中兩個通道堵塞比呈線性變化或者按照某一線性規律變化。

本實用新型的有益效果在于：(1)、在模態轉換過程中可以保證通道的總堵塞比不變或者按照某一線性規律變化，從而保證模態轉換過程進氣道出口馬赫數保持不變或者按照某一線性規律變化，提高模態轉換過程的穩定性，從而保證實驗數據的準確性；(2)、試驗裝置中渦輪通道出口和沖壓通道出口前后錯開，渦輪通道出口位于沖壓通道出口的后方，可以避免渦輪通道堵錐和沖壓通道堵錐在移動過程中出現內外通道氣流的干擾，導致兩個通道實際的反壓與設想的產生差別，從而進一步提升模態轉換過程的穩定性；(3)、將沖壓通道堵設計成半錐形，其錐橫截面設計成直角三角形可讓氣流經過沖壓通道堵錐后盡量向外排出，避免與渦輪通道出口氣流形成氣動干涉，改善模態轉換過程的穩定性。

附圖說明

圖1是渦輪通道堵錐結構圖；

圖2是沖壓通道堵錐結構圖；

圖3是渦輪通道堵錐對稱面；

圖4是沖壓通道堵錐對稱面；

圖5是串聯式組合動力進氣道整體結構圖；

圖6是串聯式組合動力進氣道剖視圖；

圖7是渦輪、沖壓通道堵錐的局部視圖；

圖8是渦輪、沖壓通道堵錐半剖圖；

圖9是模態轉換過程渦輪、沖壓通道堵錐運動方向圖；