[發明專利]高超聲速進氣道唇口旋轉裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202010320138.5
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111577465A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 楊大偉;余安遠;賀元元;吳杰;曲俐鵬;黎崎;楊輝
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心
• 主分類號: F02C7/042
• 分類號: F02C7/042;F02C7/057
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明涉及進氣道流動控制技術領域，公開了高超聲速進氣道唇口旋轉裝置及試驗方法，包括固定在進氣道模型兩側的前端上部帶軸孔的側壁，側壁之間的上緣位置設置有唇罩；唇罩的前緣位置設置有帶搖臂和軸孔的旋轉唇口，旋轉唇口通過旋轉軸、旋轉軸墊片、旋轉軸螺母活動連接于側壁之間；唇罩的頂部固定有直線電機，直線電機的轉軸前端安裝有推桿；推桿通過銷軸、銷軸墊片、銷軸螺母與旋轉唇口上的搖臂連接。本發明通過控制直線電機帶動推桿伸縮，使搖臂帶動旋轉唇口繞旋轉軸旋轉，從而實現進氣道的打開或關閉；并實現進氣道收縮比可變的變幾何過程，以此獲得旋轉唇口的最大自起動角以及旋轉唇口的最小可起動角。

技術領域

本發明涉及進氣道流動控制技術領域，具體涉及高超聲速進氣道唇口旋轉裝置及試驗方法。

背景技術

吸氣式高超聲速推進技術是當前國內外研究的熱點，高超聲速進氣道作為推進系統的關鍵部件，其主要作用是對自由來流進行減速增壓，提供穩定的氣流供給燃燒室燃燒，進氣道氣動性能的優劣直接影響著高超聲速推進系統的性能。高超聲速進氣道的工作范圍很寬，如馬赫數工作范圍常常為Ma4-～Ma6+之間，有些甚至高達Ma12以上。在如此寬廣范圍內要讓固定幾何進氣道始終保持高氣動性能是不可能的，而使用變幾何方法則可讓進氣道一直保持較高的氣動性能。因此國外TBCC、RBCC組合動力的研究領域普遍使用變幾何進氣道。另一方面，在風洞試驗中，使用固定幾何進氣道時，當進氣道內收縮比較大時，往往出現進氣道無法起動的情況，從而導致試驗失敗，這時使用變幾何進氣道則可以讓進氣道保持起動或實現重起動，從而確保試驗順利進行。

因此使用變幾何進氣道，或實現進氣道的變幾何是一項重要的技術措施。同時，實現進氣道的變幾何還是研究進氣道內收縮比分配、開展進氣道激波邊界層干擾的有效途徑。國內外實現進氣道的變幾何有多種方案，常見的是平移唇口與旋轉唇口。美國在GTX項目采用了平移方案，在X-43A飛行器上則采用了旋轉方案，后者還在飛行試驗中成功實現，但相關具體設計由于保密原因均沒有對外公開。國內在進氣道的變幾何上尚局限在地面研究，且均以靜態改變唇口為主(即試驗前改變唇口角度與位置，試驗中保持不變，試驗后再次改變唇口角度與位置并繼續試驗)。

綜上，現有技術方案無法在試驗過程中對進氣道唇口進行實時調整，無法達到實時變幾何控制的要求，從而無法在試驗過程中改善進氣道的氣動性能。

發明內容

基于以上問題，本發明提供高超聲速進氣道唇口旋轉裝置及試驗方法，通過控制直線電機帶動推桿伸縮，使搖臂帶動旋轉唇口繞旋轉軸旋轉，從而實現進氣道的打開或關閉；并實現進氣道收縮比可變的變幾何過程，以此獲得旋轉唇口的最大自起動角以及旋轉唇口的最小可起動角。

為解決以上技術問題，本發明提供了高超聲速進氣道唇口旋轉裝置，包括固定在進氣道模型兩側的側壁，兩個所述側壁之間的上緣位置設置有唇罩；所述唇罩的前緣位置設置有帶軸孔的旋轉唇口，所述旋轉唇口通過旋轉軸活動連接于所述側壁之間；所述唇罩的頂部固定有直線電機，所述直線電機的轉軸前端安裝有推桿；所述旋轉唇口上固定有搖臂，所述搖臂與所述推桿驅動連接。

進一步地，旋轉唇口通過旋轉軸、旋轉軸墊片、旋轉軸螺母固定在側壁之間，旋轉軸在軸端設有鎖緊螺母。

進一步地，旋轉唇口的搖臂頂部開設有滑槽，所述推桿通過銷軸、銷軸墊片、銷軸螺母與旋轉唇口的搖臂的滑槽相連。

為解決上述技術問題，本發明還提供了高超聲速進氣道唇口旋轉裝置的試驗方法，包括如下步驟：

S1、第一車試驗前控制直線電機，將旋轉唇口旋轉到其內壁面與水平面成10°角，然后風洞開車試驗，此狀態下進氣道沒有起動；

S2、在S1中進氣道沒有起動狀態下，不停車繼續吹風并控制直線電機逐步推動旋轉唇口旋轉至進氣道處于關閉狀態，在進氣道關閉前，觀察到進氣道恢復起動；并確定進氣道恢復起動時唇口內壁面與水平面夾角，即為旋轉唇口的最大自起動角；