[發(fā)明專利]一種基于百葉窗原理的TBCC進氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法

有效

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112796888B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 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
• 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

一種基于百葉窗原理的TBCC進氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法，涉及TBCC進氣道技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：1)在設(shè)計葉片尺寸時，使所有葉片總面積小于進氣道管壁橫截面積，以實現(xiàn)在葉片打開到平行于進氣道軸線的位置時，不會與管壁發(fā)生干涉。2)在閉合時保證通風口的密閉特性；3)基于百葉窗原理可實現(xiàn)通風口面積的連續(xù)調(diào)節(jié)；基于四連桿機構(gòu)原理，以居中的某一葉片的轉(zhuǎn)動軸為主動軸，其余葉片的轉(zhuǎn)動軸為從動軸，并設(shè)計出連桿與各葉片鉸接，以實現(xiàn)將主動葉片的運動形式傳遞給從動葉片。4)將整體調(diào)節(jié)機構(gòu)適應進氣道管壁輪廓進行設(shè)計。增加進氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)的葉片數(shù)量，使各葉片啟動力矩明顯降低，提高各葉片的運動性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及TBCC進氣道技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于百葉窗原理的TBCC進氣道調(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、重復使用、可靠性高、低速性能好、技術(shù)風險小等優(yōu)點，具有很好的工程應用前景。

進氣道是TBCC發(fā)動機的重要組成部分，并且如何改進進氣道的氣動性能和不同飛行狀態(tài)下的實用性已被認為是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)進行了研究，該機構(gòu)在助推過程中將進氣道封閉，可以提高助推的可靠性和穩(wěn)定性，且進氣道由關(guān)閉到打開的過程能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)收縮比的調(diào)節(jié)，可以使過壓縮的進氣道實現(xiàn)啟動而以往單塊板調(diào)節(jié)進氣道通風面積的方案存在調(diào)節(jié)力矩過大等問題，但其存在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。而在《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，該調(diào)節(jié)機構(gòu)使用單隔板對進氣道進行調(diào)節(jié)，不免存在調(diào)節(jié)力矩過大等問題。因此，有必要提出一種基于曲面百葉窗原理的TBCC進氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方案，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，提供一種基于百葉窗原理的TBCC進氣道調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方法，解決以往使用一塊板來調(diào)節(jié)進氣道氣流時所需力矩過大的問題，其方便控制，實現(xiàn)在開合過程中對進氣道通風面積的同時且連續(xù)調(diào)節(jié)，和在閉合時的完全密閉。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)解決葉片與管壁的干涉問題，在設(shè)計葉片尺寸時，使所有葉片總面積小于進氣道管壁橫截面積，以實現(xiàn)在葉片打開到平行于進氣道軸線的位置時，不會與管壁發(fā)生干涉；

2)在閉合時保證通風口的密閉特性，設(shè)計出外框，使外框的通風口面積小于葉片整體面積，以實現(xiàn)在葉片閉合時，葉片邊緣貼合在外框上；

3)在葉片打開過程中實現(xiàn)同時、連續(xù)調(diào)節(jié)，具體為：基于百葉窗原理可實現(xiàn)通風口面積的連續(xù)調(diào)節(jié)；基于四連桿機構(gòu)原理，以居中的某一葉片的轉(zhuǎn)動軸為主動軸，其余葉片的轉(zhuǎn)動軸為從動軸，并設(shè)計出連桿與各葉片鉸接，以實現(xiàn)將主動葉片的運動形式傳遞給從動葉片；

4)將整體調(diào)節(jié)機構(gòu)適應進氣道管壁輪廓進行設(shè)計。