[發(fā)明專利]一種矩形高超聲速進(jìn)氣道的內(nèi)通道型面設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710427096.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107191272B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚慧俊;黃河峽;謝文忠;滿延進(jìn);張可心;李鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F02C7/04
• 分類號(hào): F02C7/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種矩形高超聲速進(jìn)氣道的內(nèi)通道型面設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)對(duì)象為進(jìn)氣道內(nèi)通道，進(jìn)氣道內(nèi)通道包括：內(nèi)通道進(jìn)口(2)、位于內(nèi)通道進(jìn)口(2)及內(nèi)通道之間的最小截面位置即喉道(3)、位于內(nèi)通道進(jìn)口(2)及喉道(3)之間的進(jìn)氣道內(nèi)收縮段(4)、形成進(jìn)氣道內(nèi)收縮段及內(nèi)通道的唇罩(5)、位于唇罩(5)兩側(cè)的唇罩側(cè)板(26)；

該設(shè)計(jì)方法包括如下步驟：

(1)、確定進(jìn)氣道內(nèi)收縮比的大小；內(nèi)收縮比Ar_t的定義為進(jìn)氣道內(nèi)通道入口(2)截面與喉道(3)截面的面積之比；內(nèi)收縮比Ar_t的確定按照起動(dòng)能力因子S的方法進(jìn)行操作；起動(dòng)能力因子S的定義為：

S＝(Ar_t-AR_{t,等熵極限})/(AR_{t,Kantrowitz極限}-AR_{t,等熵極限})

其中式中M₀為飛行馬赫數(shù)，γ＝1.4；

S取值區(qū)間為0.75～0.85；

(2)、選擇進(jìn)氣道內(nèi)收縮段(4)的唇罩(5)配波形式，包括雙激波壓縮或單激波壓縮；若飛行器對(duì)進(jìn)氣道唇罩(5)高度和阻力有約束，則唇罩配波采用單激波壓縮形式，若飛行器對(duì)進(jìn)氣道唇罩(5)高度和阻力沒(méi)有約束，則唇罩配波采用雙激波壓縮形式；

(3)、設(shè)計(jì)進(jìn)氣道內(nèi)收縮段(4)的唇罩激波系；若采用單激波壓縮方式，由于進(jìn)氣道的唇罩前緣(19)高度位置通過(guò)在步驟(2)中對(duì)進(jìn)氣道唇罩高度的約束已經(jīng)確定，為此唇罩的內(nèi)型線(20)即為過(guò)唇罩前緣的水平線；若雙激波壓縮方式，則需對(duì)兩級(jí)壓縮角度、長(zhǎng)度進(jìn)行專門設(shè)計(jì)；

(4)、對(duì)位于進(jìn)氣道主壓縮面一側(cè)的肩部型線(22)進(jìn)行倒圓設(shè)計(jì)，使第一道唇罩激波(10)入射在肩部倒圓區(qū)(23)，利用肩部膨脹扇(24)來(lái)削弱其反射激波(25)的強(qiáng)度，使第一道唇罩激波(10)的氣流偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到12°而不導(dǎo)致顯著的邊界層(9)分離；

(5)、采取流動(dòng)控制措施對(duì)唇罩激波(8、10)及邊界層(9)干擾進(jìn)行控制，控制措施的選擇原則如下：若進(jìn)氣道唇罩配波采用雙激波壓縮方式，選擇采用二元鼓包控制方法或大后掠斜坡式渦流發(fā)生器陣列控制方法；若進(jìn)氣道唇罩配波采用單激波壓縮方式，使用多區(qū)獨(dú)立放氣控制措施，并且，將放氣比例控制在3％以內(nèi)；

(6)、選擇唇罩側(cè)板(26)的形式；側(cè)板形式分為后掠側(cè)板(27)、垂直側(cè)板(28)、前掠側(cè)板(29)三種；選取原則為：如無(wú)特殊要求，選擇后掠側(cè)板(27)或垂直側(cè)板(28)形式；出于結(jié)構(gòu)需要或減小低馬赫數(shù)溢流的需要，采用前掠側(cè)板(29)形式；

(7)、確定側(cè)板前緣的傾角；后掠側(cè)板(27)的前緣傾角略小于進(jìn)氣道第一道唇罩壓縮激波(10)的傾角；垂直側(cè)板(28)的前緣傾角取90°；前掠側(cè)板(29)的前緣傾角略大于進(jìn)氣道最后一道外部壓縮激波(30)的傾角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種矩形高超聲速進(jìn)氣道的內(nèi)通道型面設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟(3)中，采用雙激波壓縮方式時(shí)，唇罩激波系的設(shè)計(jì)步驟為

(2.1)、確定唇罩一級(jí)壓縮面(7)的氣流偏轉(zhuǎn)角度，在按照等分唇罩氣流總偏轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上，將第一道唇罩激波的氣流偏轉(zhuǎn)角選取大于第二道唇罩激波氣流偏轉(zhuǎn)角1°～3°；

(2.2)、確定唇罩一級(jí)壓縮面(7)的長(zhǎng)度，唇罩一級(jí)壓縮面的長(zhǎng)度取值一般在2.0～3.0倍喉道高度之間；

(2.3)、設(shè)計(jì)唇罩二級(jí)壓縮面(15)，由于唇罩處的氣流總偏轉(zhuǎn)角和第一道激波的氣流偏轉(zhuǎn)角均已經(jīng)確定，故其氣流偏轉(zhuǎn)角為氣流總偏轉(zhuǎn)角和第一道激波的氣流偏轉(zhuǎn)角之差；

(2.4)、確定是否采用弱壓縮波束(16)替換第二道唇罩激波(8)，將唇罩一級(jí)、二級(jí)壓縮面交點(diǎn)處進(jìn)行倒圓處理，形成一束匯聚的壓縮波束(16)替代第二級(jí)唇罩激波(8)進(jìn)行壓縮，倒圓弧長(zhǎng)在唇罩一級(jí)壓縮面長(zhǎng)度的50％以上。