[發明專利]氣動式/機械式組合調節的馬赫數0-7級組合發動機進氣道

有效

• 申請號: 201710664780.3
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107448296B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 譚慧俊;盛發家;孫姝;陳昊;黃河峽;張悅
• 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: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開了一種氣動式/機械式組合調節的馬赫數0?7級組合發動機進氣道。主要是由高速通道、低速通道、機械式變幾何組件、氣動式激波調節組件組成。在低速模態下，采用機械式變幾何組件對進氣道喉道面積和內收縮比進行調節，保證了進氣道的低馬赫數起動性能和高馬赫數壓縮性能；在高速模態下，利用氣動式激波調節組件調節前體激波的位置，使其保持封口狀態，在寬馬赫數范圍內顯著提高了進氣道的流量系數和工作性能。本發明提供的氣動式/機械式組合調節方案能夠分別對進氣道的壓縮量和前體激波位置連續調節，保證了此型組合發動機進氣道可以在寬泛的馬赫數范圍內有效工作，并獲得較好的氣動性能。

技術領域

本發明涉及飛行器設計領域，尤其是一種組合發動機進氣道。

背景技術

吸氣式組合發動機具有工作范圍廣、可靠性高、可重復使用、可水平起降及高比沖等諸多優點，成為高超聲速飛行器的理想動力裝置。進氣道作為吸氣式組合發動機推進系統的重要組成部分，不僅要在寬馬赫數范圍內高效地向發動機提供一定壓力、溫度和流量的空氣，還要肩負著工作模態轉換、出口流場均勻性調節以及隔離上下游擾動等功能。為此，該類進氣道的寬馬赫數范圍工作性能是發展吸氣式組合發動機的關鍵技術之一。

吸氣式組合發動機進氣道要在非常寬廣的飛行范圍內以及飛行工況多變的條件下向發動機提供穩定優良的氣流，這就要求進氣道在整個飛行過程中采取一些有效的調節方法來適應飛行狀態的變化。傳統的吸氣式組合發動機進氣道調節方法是采用機械式變幾何調節方式，包括轉動/伸縮唇罩、可調斜板、中心錐平移以及復合的機械式變幾何方法，上述調節方法能夠對進氣道的口部波系和收縮比進行調節，可在一定的馬赫數范圍內獲得較高的流量系數及總壓恢復性能，但單一的機械式調節方法若應用到更寬的馬赫數范圍不僅會顯著增加調節組件的重量、調節機構的復雜性以及調節組件的同步控制難度，還存在熱防護、封嚴困難等問題，大大降低了機械式調節機構在高馬赫數工況下的可靠性和適用性。近些年，有學者提出了一些氣動式調節方法，包括(1)二次流前體自循環超聲速/高超聲速進氣道前體激波系的整體重構方法、(2)前體-內通道循環超聲速/高超聲速進氣道前體激波系的整體重構方法、(3)同級壓縮面二次流自循環氣動式可調進氣道及控制方法。氣動式調節方法(1)和(2)需要分別從下游的壓縮面和下游的內通道引氣用以調節上游前體激波的位置，保證前體激波封口，所以需要增設狹長的引氣管路、節流閥以及密封裝置，這不僅增加了進氣道的重量、占用了較大有效利用空間而且還會對進氣道起動性能和耐反壓能力帶來不利影響；而方法(3)盡管采用了同級壓縮面引氣，避免了前兩種調節方法的缺陷，但卻只能針對某一個特定的馬赫數進行調節，無法實現無極調節，因此無法保證進氣道在其它馬赫數工況下的工作性能。此外，上述單一的氣動式調節方法僅能對進氣道的前體波系進行調整和重構，所以只能對進氣道的流量系數、總壓恢復、流場均勻性進行調節，無法提高進氣道的自起動能力和壓縮性能。

為此，需要發展一種新的組合發動機進氣道調節方案，既能解決單一的機械式調節在高馬赫數工況下可靠性低的問題，又能避免傳統的氣動式調節存在的上述諸多缺陷，從而能夠保證組合發動機進氣道可以在寬泛的馬赫數范圍內有效工作，并獲得較好的氣動性能。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種氣動式/機械式組合調節的馬赫數0-7級組合發動機進氣道，可提高組合發動機進氣道的低馬赫數起動能力和高馬赫數壓縮性能，在寬馬赫數范圍內顯著提高進氣道的流量系數和工作性能。

本發明還提供了上述組合發動機進氣道的控制方法的技術方案。

為了達到上述目的，本發明氣動式/機械式組合調節的馬赫數0-7級組合發動機進氣道采用的技術方案如下：