[發(fā)明專利]基于曲柄滑塊原理的TBCC進(jìn)氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011621960.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112855392A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 穆瑞;張凱瑞;林曉鷹;尤延鋮;朱呈祥
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: F02M35/10
• 分類號: F02M35/10
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

基于曲柄滑塊原理的TBCC進(jìn)氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法，涉及TBCC進(jìn)氣道技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：1)將連桿對門體施力的作用點設(shè)在門體距轉(zhuǎn)動軸的遠(yuǎn)端；2)在閉合時保證通風(fēng)口的密閉特性；3)在門體打開過程中實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)、隨時啟停；4)將門體形狀按照主進(jìn)氣道內(nèi)壁輪廓進(jìn)行設(shè)計。電機帶動驅(qū)動桿平動，通過與滑塊鉸接的連桿帶動門體繞中心軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)支氣道通風(fēng)口的開合。解決基于單板繞中心軸轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)支氣道通風(fēng)口面積的方案，所需力矩過大的問題。其方便控制，實現(xiàn)在開合過程中對支氣道通風(fēng)面積的連續(xù)調(diào)節(jié)、隨時啟停，和在閉合時的完全密閉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及TBCC進(jìn)氣道技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于曲柄滑塊原理的TBCC進(jìn)氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今高超聲速飛行器已經(jīng)成為了未來飛行器研究的主要研究方向，具有極強的戰(zhàn)略發(fā)展意義。高超聲速飛行器的飛行范圍十分寬廣，為使其在亞聲速、夸聲速、超聲速下都可正常飛行，那么對其發(fā)動機的要求會更高。

但如今航空渦輪發(fā)動機支持的飛行范圍是馬赫數(shù)0～3，亞燃沖壓發(fā)動機支持的飛行范圍是馬赫數(shù)2～6，超燃沖壓發(fā)動機可以支持飛行馬赫數(shù)大于6的飛行范圍。由此可見，任何單一的吸氣式發(fā)動機都不能支持高超聲速飛行器全速域正常飛行，所以研究者們對組合動力開展了廣泛而深入的研究。

組合式發(fā)動機包含RBCC(火箭基組合循環(huán))發(fā)動機和TBCC(Turbine-Based-Combined-Cycle，渦輪基組合循環(huán))發(fā)動機兩大類。其中TBCC發(fā)動機是將渦輪發(fā)動機(包括渦噴、渦扇發(fā)動機)和沖壓發(fā)動機(包括亞燃、超燃和雙模態(tài)燃燒沖壓發(fā)動機)的兩種技術(shù)相結(jié)合后研制的,其整合了渦輪發(fā)動機和沖壓發(fā)動機在各自適用飛行范圍內(nèi)的優(yōu)勢，使其具有可常規(guī)起降、重復(fù)使用、可靠性高、低速性能好、技術(shù)風(fēng)險小等優(yōu)點，具有很好的工程應(yīng)用前景。

進(jìn)氣道是TBCC發(fā)動機的重要組成部分，并且如何改進(jìn)進(jìn)氣道的氣動性能和不同飛行狀態(tài)下的實用性已被認(rèn)為是TBCC發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)之一。Huebner L D等人對以轉(zhuǎn)動唇口方式的調(diào)節(jié)機構(gòu)進(jìn)行了研究，該機構(gòu)在助推過程中將進(jìn)氣道封閉，可以提高助推的可靠性和穩(wěn)定性，且進(jìn)氣道由關(guān)閉到打開的過程能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)收縮比的調(diào)節(jié)，可以使過壓縮的進(jìn)氣道實現(xiàn)啟動而以往單塊板調(diào)節(jié)進(jìn)氣道通風(fēng)面積的方案存在調(diào)節(jié)力矩過大等問題，但其存在唇口開啟過程中對飛行器會產(chǎn)生一定的沖擊力的問題。在《一種埋入隔板內(nèi)部的TBCC并聯(lián)尾噴管調(diào)節(jié)機構(gòu)》中調(diào)節(jié)機構(gòu)使用單隔板對支氣道通風(fēng)口進(jìn)行調(diào)節(jié)，不免存在調(diào)節(jié)力矩過大等問題。因此，有必要提出基于曲柄滑塊原理的TBCC進(jìn)氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法，以改善并提高TBCC發(fā)動機在整個飛行過程中的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出基于曲柄滑塊原理的TBCC進(jìn)氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法，該機構(gòu)達(dá)到了開啟時通風(fēng)口面積無遮擋的效果。該調(diào)節(jié)機構(gòu)的實現(xiàn)過程為：電機帶動驅(qū)動桿平動，通過與滑塊鉸接的連桿帶動門體繞中心軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)支氣道通風(fēng)口的開合。該機構(gòu)解決了基于單板繞中心軸轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)支氣道通風(fēng)口面積的方案，所需力矩過大的問題。其方便控制，實現(xiàn)在開合過程中對支氣道通風(fēng)面積的連續(xù)調(diào)節(jié)、隨時啟停，和在閉合時的完全密閉。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)將連桿對門體施力的作用點設(shè)在門體距轉(zhuǎn)動軸的遠(yuǎn)端；

2)在閉合時保證通風(fēng)口的密閉特性；

3)在門體打開過程中實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)、隨時啟停；

4)將門體形狀按照主進(jìn)氣道內(nèi)壁輪廓進(jìn)行設(shè)計。

在步驟1)中，所述將連桿對門體施力的作用點設(shè)在門體距轉(zhuǎn)動軸的遠(yuǎn)端具體方法為：在設(shè)計門體、連桿和驅(qū)動桿整體(即調(diào)節(jié)機構(gòu))時，將門體設(shè)計作為曲柄滑塊機構(gòu)中的曲柄構(gòu)件，驅(qū)動桿設(shè)計作為曲柄滑塊機構(gòu)中的滑塊構(gòu)件，連桿與門體、驅(qū)動桿通過轉(zhuǎn)動副鉸接；其中連桿與門體鉸接的位置位于遠(yuǎn)離門體轉(zhuǎn)動中心軸的一端，即門體距轉(zhuǎn)動軸的遠(yuǎn)端，由此對比于在門體轉(zhuǎn)動軸近端推門的方案，本調(diào)節(jié)機構(gòu)可加長門體的轉(zhuǎn)動力臂，從而達(dá)到省力的目的。