[發明專利]一種非對稱類梯形噴管喉道設計方法

有效

• 申請號: 202011643977.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112733268B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 衛永斌;王立波;艾夢琪;王利敏;段卓毅;王家啟;馮海勇;楊成鳳;張輝;劉庭申;王超;馮玉樺;任江濤;孔德英;商立英
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.一種非對稱梯形噴管喉道設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，把非對稱梯形喉道中心定為坐標原點，橫截面XY平面定為設計面，根據非對稱梯形噴管喉道處總壓恢復系數、該非對稱梯形噴管匹配發動機的原裝噴管喉道處總壓恢復系數和喉道面積，確定該非對稱梯形噴管的喉道面積；

步驟二，以步驟一中確定的喉道中心在XY平面內作直角倒梯形并用二次曲線進行四角修型，初步確定喉道的形狀，喉道的多個邊與直角倒梯形的內邊相切，相切點為非對稱類梯形噴管喉道的各頂點；

步驟三，根據非對稱噴管在喉道處分布的寬高比、喉道直角梯形斜邊傾角，再根據步驟一確定的喉道面積，初步求解直角倒梯形高和上下底邊長度；

步驟四，以步驟三確定的直角倒梯形高、上下底邊長度為基準，調整步驟二的喉道形狀大小，采用面積分區求解，計算各頂點到喉道中心形成的多個三角形的面積之和，再計算相鄰頂點間的弓形面積；該弓形面積采用二次曲線控制因子f值的高階表達式，調整f值參數直到滿足喉道面積、寬高比約束；

所述的步驟四中，非對稱類梯形噴管喉道面積分區求解需要的基本元素包括，各頂點坐標、各頂點之間線段、各頂點與喉道中心之間線段；詳細為：

A、利用非對稱類梯形噴管喉道寬高比、非對稱類梯形噴管喉道側斜邊傾角、直角倒梯形高、直角倒梯形上底邊長度、直角倒梯形下底邊長度和幾個弓形對應二次曲線f值，計算得到各頂點的坐標；

B、使用各頂點坐標計算得到各頂點之間的線段長度和各頂點到喉道中心的線段長度；

C、以喉道中心做線連接各頂點，相鄰的各頂點之間相互做線，將非對稱類梯形噴管喉道劃分為多個三角形和四個弓形；

D、根據步驟B計算得到的線段長度，計算所有三角形的面積；

E、根據弓形二次曲線f和該弓形所在三角形的面積計算該弓形的面積，依次計算4個弓形面積；

F、將4個弓形面積和三角形面積相加得到非對稱類梯形噴管喉道面積；

所述的步驟E的計算方法為：

其中，S₁是第一弓形面積，f₁是第一弓形二次曲線控制因子，S’是第一弓形所在三角形的面積，Oⁿ(f₁)是f₁高階表達式高階項；

其余弓形面積的計算方法與第一弓形面積的計算方法相同。

2.根據權利要求1所述的一種非對稱梯形噴管喉道設計方法，其特征在于，所述的步驟一中的梯形喉道中心坐標為Q(0,0)，是橫截面XY平面的坐標原點，X軸以“向右”為正方向，Y軸“向上”為正方向。

3.根據權利要求1所述的一種非對稱梯形噴管喉道設計方法，其特征在于，所述的步驟一中，非對稱梯形噴管的喉道面積的計算方式為：

q(Ma_th)·σ_th·A_th＝σ₀·A₀；

其中，σ_th——非對稱類梯形噴管喉道處總壓恢復系數；

σ₀——發動機原裝噴管喉道處總壓恢復系數；

A₀——發動機原裝噴管喉道面積；

A_th——非對稱類梯形噴管喉道面積；

q(Ma_th)——非對稱類梯形噴管喉道處流量函數；

Ma_th——非對稱類梯形噴管喉道處馬赫數。