[發(fā)明專利]一種輔助超/高超聲速二元進氣道起動的渦控可調活門裝置

有效

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• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109667670B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 蘇緯儀;馬濤;關李鑫;張堃元
• 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;F02C7/057
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張耀文

本發(fā)明公開了一種輔助超/高超聲速二元進氣道起動的渦控可調活門裝置，包括：所述主旋轉活門底部通過轉軸鉸接于進氣道外壓段底壁面上，通過背部角度調節(jié)支架實現(xiàn)主旋轉活門在進氣道外壓段底壁面上旋轉角度的調節(jié)，從而實現(xiàn)進氣道內收縮比的調整；所述主旋轉活門下部設置有多邊形開口，且次滑動活門滑動連接于主旋轉活門前部，通過次滑動活門的滑移實現(xiàn)主旋轉活門上多邊形開口的開度調整。本發(fā)明不僅可以通過主活門的靈活旋轉實現(xiàn)進氣道內收縮比的調節(jié)，同時還可通過控制次活門的開度，有效控制進氣道的大規(guī)模分離渦，從而大大改善進氣道的起動性能；不僅適用于開啟式進氣道起動過程調控，也適合進氣道不起動之后的再起動過程的調控。

技術領域

本發(fā)明涉及一種輔助超/高超聲速二元進氣道起動的渦控可調活門裝置，屬于高超聲速進排氣技術領域。

背景技術

進氣道是吸氣式超燃沖壓發(fā)動機捕獲、壓縮空氣以供燃燒室燃燒的重要部件。發(fā)動機要正常工作，進氣道必須工作在起動狀態(tài)。因此，進氣道起動是采用超燃沖壓發(fā)動機為動力的高超聲速推進飛行器正常工作的基本前提。

高超聲速進氣道會因為攻角、側滑角、燃燒室反壓、邊界層或者旋渦吞入等各種擾動而不起動。進氣道一旦不起動，發(fā)動機就不能產(chǎn)生足夠的推力、飛行器阻力急劇增加、燃燒室熄火，甚至導致飛行器失去控制而墜毀。因此，必須發(fā)展高超聲速進氣道可靠起動的相關技術，必須不惜一切代價防止進氣道不起動、或者在進氣道不起動后使其迅速再起動。

目前，主要有抽吸/吹除、加速起動和幾何調節(jié)等方式使進氣道重新起動。這些方式各有其優(yōu)缺點：

(1)抽吸控制是目前地面試驗和飛行試驗采用最多的一種流動控制方法，它確實能有效改善進氣道的起動性能，但在長時間高熱流的惡劣工作環(huán)境和機體推進系統(tǒng)一體化設計概念之下，如何將高溫低能的附面層排除仍然充滿了困難和挑戰(zhàn)；

(2)吹除控制最大的優(yōu)點是可以根據(jù)工作情況控制射流強度，具有很強的可控性，但需要額外提供氣源和壓縮裝置；

(3)加速起動，通常對于組合式動力裝置，沖壓發(fā)動機的進氣道不起動后，可以采用火箭或渦噴發(fā)動機進行加速，但對于內收縮比比較大的高超聲速進氣道，加速起動必須加速到很高的馬赫數(shù)才能重新再起動，而且對于內收縮比超過1.67的內收縮進氣道，理論上不可能通過加速的方式實現(xiàn)自起動；

(4)幾何調節(jié)，通過幾何調節(jié)方式改變內收縮比，使得進氣道內收縮比減小，進氣道重新起動后再調整進氣道幾何構型到原來的幾何構型。這種方式的缺點是控制系統(tǒng)較復雜，增加了推進系統(tǒng)的重量，增加了系統(tǒng)的復雜性、降低了它的可靠性。

總體上來說，迄今仍然缺少能可靠工作的大尺度高超聲速進氣道起動控制方法。這些方法都共同面臨一個問題：進氣道不起動過程和起動過程中，進氣道存在大規(guī)模分離渦的吞吐現(xiàn)象，大規(guī)模分離區(qū)的存在加劇了進氣道起動的困難。若能在可調活門的基礎上，施加有效的分離渦控制措施，則可以大幅度提高進氣道的起動性能。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種輔助超/高超聲速二元進氣道起動的渦控可調活門裝置，通過調節(jié)主活門的旋轉角度來控制進氣道的流量，并通過主活門上開設的次滑動活門開度來控制起動過程中進氣道內部的大規(guī)模分離渦，從而實現(xiàn)降低進氣道起動馬赫數(shù)、拓寬進氣道工作范圍、輔助進氣道再起動的目的。

技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種輔助超/高超聲速二元進氣道起動的渦控可調活門裝置，包括布置于進氣道外壓段的主旋轉活門及布置于主旋轉活門上的次滑動活門；

其中，所述主旋轉活門底部通過轉軸鉸接于進氣道外壓段底壁面上，且主旋轉活門背部設置有角度調節(jié)支架，通過角度調節(jié)支架實現(xiàn)主旋轉活門在進氣道外壓段底壁面上旋轉角度的調節(jié)，從而實現(xiàn)進氣道內收縮比的調整；