[發(fā)明專利]一種模擬亞/跨聲速外流的引射噴管裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110197098.4
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN113062816B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 李子杰;蔡佳;黃河峽;林正康;譚慧俊;劉金楠;雷鳴
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;北京動力機械研究所
• 主分類號: F02K1/78
• 分類號: F02K1/78
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發(fā)明公開一種模擬亞/跨聲速外流的引射噴管裝置，包括圓環(huán)形的主噴管段、圍繞主噴管段的二次流噴管段和三次流噴管段；主噴管出氣口沿氣流方向延長并位于二次流噴管出氣口的后方，通過設計三次流進氣結(jié)構以及調(diào)整引射噴管的當量擴張比，在地面靜止外流條件下模擬出亞/跨聲速外流的引射噴管流場，保證地面試驗引射噴管內(nèi)流場與真實引射噴管內(nèi)流場相似。本發(fā)明氣動原理簡單，結(jié)構易于實現(xiàn)，無需在自由射流風洞中開展試驗，亦無須對風洞結(jié)構改造，僅通過常規(guī)噴管地面試驗臺即可實現(xiàn)亞/跨聲速外流的準確模擬，可有效避免跨聲速狀態(tài)下風洞極其壅塞的問題，有效節(jié)省試驗成本和工作量。

技術領域

本發(fā)明涉及飛行器氣動實驗領域，尤其是一種可以模擬亞/跨聲速外流的引射噴管裝置。

背景技術

TBCC具有用途廣泛、耐久性高、經(jīng)濟性好、低速性能好、環(huán)境污染小、重復使用性好、可常規(guī)起降等特點，具有非常好的工程應用前景。TBCC尾噴管的主要功用是使發(fā)動機出口的燃氣在尾噴管中充分膨脹，將其攜帶的熱能和壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽栽龃蟀l(fā)動機出口氣流的沖量，從而增大發(fā)動機的推力。由于TBCC 尾噴管在很大的落壓比范圍內(nèi)工作，其擴張比從起飛狀態(tài)下的2變化至超聲速巡航狀態(tài)時的15-20，必須采用一定的技術手段實現(xiàn)噴管喉道及擴張角度的可調(diào)。目前，主要的調(diào)節(jié)方式是機械式調(diào)節(jié)法，如連桿驅(qū)動調(diào)節(jié)、液壓作動調(diào)節(jié)等，但會增加了噴管構型的復雜程度。

氣動式可調(diào)噴管具有更加簡單的構型，工程實現(xiàn)難度較小又不帶來附加阻力，獲得了廣泛關注。目前開展的引射噴管縮比試驗中，通常在噴管入口處設置高壓氣源，以模擬上游邊界條件，噴管出口則連接低壓氣源或大氣以模擬下游條件。這種方法能夠在難度較小、經(jīng)濟性較好的前提下模擬出噴管的工作狀態(tài)，但無法準確模擬外流情況，尤其是外流和主流之間相互耦合并進一步對主流流場產(chǎn)生影響。

為了模擬引射噴管外部高速氣流，已有的辦法主要是開展高速風洞實驗，通過風洞噴管來模擬高速氣流(Bresnaban D.L,Performance of an Aerodynamicallypositioned Auxiliary Inlet Ejector Nozzle at Mach numbers from 0 to 2.0,NASATM-X-2023)。但這種方案非常復雜，需要設計專門的支撐系統(tǒng)給引射噴管主次流供氣，還需專門設計整流罩以消除引射噴管上游型面對流場產(chǎn)生的影響，方案成本較高。

現(xiàn)有技術中，如專利申請?zhí)枮?02010847794.0的中國專利申請，公開了一種可模擬飛行器外流的引射噴管實驗裝置，能夠在不開展高速風洞實驗的前提下模擬飛行器外流場的超聲速氣流。但其裝置僅局限于模擬飛行器外流場的超聲速氣流，無法模擬飛行器外流場的亞/跨聲速氣流。

然而，飛行器外流場亞/跨聲速氣流的模擬，特別是跨聲速來流狀態(tài)模擬有很大的困難，主要是因為跨聲速狀態(tài)下風洞流場很容易達到壅塞，這使得試驗模型尺度非常小，其對應的堵塞度通常都在1％-3％之間，使得帶亞/跨聲速外流和引射噴管內(nèi)流干擾試驗很難開展，即使可以開展成本也非常高。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對以上缺點，本發(fā)明提供一種模擬亞/跨聲速外流的引射噴管裝置，通過設三次流路模擬亞/跨聲速外流，并調(diào)整引射噴管的當量擴張比，在不開展高速風洞實驗的前提下，可準確模擬飛行器亞/跨聲速外流和引射噴管內(nèi)流耦合干擾流場。

技術方案：為解決上述問題，本發(fā)明采用一種模擬亞/跨聲速外流的引射噴管裝置，包括圓環(huán)形的主噴管段、圍繞主噴管段的二次流噴管段和三次流噴管段；所述主噴管段包括主噴管通道和與主噴管通道連接的主噴管出氣口；

所述二次流噴管段包括圍繞主噴管段并向后延伸的二次流噴管通道、與二次流噴管通道連接的二次流噴管出氣口，所述主噴管出氣口沿氣流方向延長并位于二次流噴管出氣口的后方；

所述三次流噴管段包括圍繞二次流噴管段并向后延伸的三次流噴管通道、與三次流噴管通道連接的三次流噴管出氣口，所述三次流噴管出氣口與二次流噴管出氣口軸向投影重合，且二次流噴管出氣口收斂半角大于三次流噴管出氣口收斂半角。