[發明專利]一種高超聲速內并聯三通道進氣道調節機構設計方法

有效

• 申請號: 201810915170.0
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109098859B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 尤延鋮;楚國慶;邱若凡;張旭
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: F02C7/057
• 分類號: F02C7/057
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種高超聲速內并聯三通道進氣道調節機構設計方法，涉及高超聲速飛行器。設計：高超聲速內并聯三通道進氣道內隔板的形狀與位置、分流板的形狀與長度、主動齒條、從動齒條與擋板、調節機構在進氣道中的具體位置與固定方式、調節機構的動力方案和分流板轉動方式。飛行器有渦輪、火箭和沖壓三個工作模態，空氣來流需分別進入不同的通道以滿足對應的工作模態，通過電機驅動齒輪，帶動分流板轉動以調節模態之間的轉換，解決寬馬赫數下的起動問題，結構簡單實用，重量輕。分流板分為主分流板和副分流板，轉級時，擋板起到支撐主動齒條的作用，同時防止氣流進入主分流板上方的死區；副分流板保證了氣流在火箭通道的自然過渡，氣流較為光順，損失較小。

技術領域

本發明涉及高超聲速飛行器，尤其是涉及一種高超聲速內并聯三通道進氣道調節機構設計方法。

背景技術

各類航空器現有的動力系統，包括活塞發動機、渦輪類噴氣發動機、沖壓發動機和火箭發動機，均有各自的工作范圍和性能優劣。綜合以上幾種發動機的特性，為得到更廣泛的工作范圍和更出色的性能，研究者針對不同的研究目標，提出了渦輪基組合循環發動機(簡稱TBCC)、空氣渦輪火箭/沖壓組合循環發動機(簡稱ATR)及火箭基組合循環發動機(簡稱RBCC)等多種組合循環動力系統，并進行了大量的研究和試驗(張蒙正,李平,陳祖奎.組合循環動力系統面臨的挑戰及前景[J].火箭推進,2009,35(1):1-8)。

組合循環發動機工作范圍廣、可重復使用、經濟性強，因此在未來的國防和空間商業化應用中具有日益重要的地位。TBCC動力由渦輪類噴氣發動機和沖壓發動機組合而成，典型的雙通道TBCC進氣道采用并聯布局，氣體進入進氣道后，通過調節擋板實現渦輪和沖壓模態的轉變。但是，渦輪模態向沖壓模態轉換過程中，存在推力不足的問題，即“推力鴻溝”現象。另外，工作模態轉換過程中渦輪和沖壓通道的相容與匹配性加大了推進系統的復雜性和進氣系統的設計難度。(張華軍,郭榮偉,謝旅榮.內并聯型TBCC進氣道方案設計及驗證[J].航空動力學報,2012,27(11):2475-2483.)

RBCC動力由火箭發動機和沖壓發動機組合而成，考慮到火箭發動機較好的加速特性和較大的推重比(黃偉,羅世彬,王振國.火箭基組合循環(RBCC)發動機性能分析[J].火箭推進,2007,33(5):6-10.)，結合TBCC和RBCC兩種方案的優點，可在渦輪和沖壓雙通道進氣道的基礎上增加一個火箭通道，組成三通道進氣道，幫助解決渦輪和沖壓模態的轉換與銜接問題，對應的發動機稱為TriJet。TriJet發動機雖然能有效解決雙通道TBCC的接力難題，但是其固有的三通道結構布局增加了結構復雜度，不同模態之間的進氣控制增加了設計難度。因此，進一步優化三通道結構、增強進氣可控性，意義重大。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種高超聲速內并聯三通道進氣道調節機構設計方法。

本發明包括以下步驟：

1)設計高超聲速內并聯三通道進氣道內隔板的形狀和位置；

在步驟1)中，所述設計高超聲速內并聯三通道進氣道內隔板的形狀和位置的具體方法可為：在進氣道尾部區域內部，根據不同模態下的進氣量在適當的位置安裝兩塊隔板，所述隔板采用光順的平板，形成渦輪通道、火箭通道和沖壓通道；在進氣道唇口處的壁面上安裝轉軸，在進氣道分流段與渦輪通道交界處開一擋板槽，使轉軸到渦輪通道與火箭通道的隔板頭部的距離等于轉軸到擋板槽中心線的距離，轉軸到火箭通道和沖壓通道之間的隔板頭部的距離等于轉軸到擋板槽中心線的距離，形成一個以轉軸為軸線，轉軸到擋板槽中心線的距離為半徑的圓柱，其圓柱面經過進氣道內兩塊隔板的頭部。

2)設計分流板的形狀和長度；

在步驟2)中，所述設計分流板的形狀和長度的具體方法可為：分流板包括主分流板和副分流板，設計主分流板采用光順的平板，副分流板采用渦輪通道與火箭通道的隔板相同的形狀；設計主分流板的長度等于轉軸到擋板槽中心線的距離，設計副分流板的長度大于進氣道內兩塊隔板的距離，小于火箭通道的長度。