[發明專利]一種橢圓形喉道偏移式氣動矢量噴管的設計方法

有效

• 申請號: 202110585390.3
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113374595B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 成前;徐驚雷;黃帥;潘睿豐;張玉琪;曹明磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02K1/28
• 分類號: F02K1/28;F02K1/78
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種橢圓形喉道偏移式氣動矢量噴管的設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、建立坐標系：設定沿噴管軸向為x軸，與x軸垂直且處于水平方向的為y軸，與x軸垂直且處于豎直方向的為z軸；

步驟S2、選定喉道偏移式氣動矢量噴管基準型線，沿x軸旋轉一圈，得到軸對稱噴管，將該軸對稱噴管作為設計的基準構型；所述軸對稱噴管沿x軸依次包括噴管進口、等直段、一喉道前部收斂段、一喉道、二喉道前部擴張段、二喉道前部收斂段和二喉道；

步驟S3、保證內流道各截面的面積不變，將各截面沿y軸方向拉伸，沿z軸方向縮短，使噴管內流道截面形狀由圓形轉變為橢圓形；其中y軸方向被拉伸至原來的k倍，z軸方向被縮短為原來的1/k，噴管短長軸半徑之比b/a＝1/(k^2)；其中k(k＞1)為形狀因子，a、b分別為橢圓形喉道偏移式氣動矢量噴管的長軸半徑與短軸半徑；具體地，內流道截面設計選用以下任意一種：

(1)、從最外側噴管進口處將截面形狀拉伸為橢圓形，即整個噴管內流道的流通截面均為橢圓形；

(2)、內流道從一喉道前部收斂段某處開始將截面形狀設置為橢圓形，即內流道中等直段的流通截面保持圓形，一喉道前部收斂段的流通截面由圓形過渡到橢圓形，從一喉道到二喉道的流通截面為橢圓形；

(3)、內流道從二喉道前部擴張段某處開始將截面形狀設置為橢圓形，即內流道中從噴管進口到一喉道的流通截面保持圓形，二喉道前部擴張段的流通截面由圓形過渡到橢圓形，使從二喉道前部收斂段到二喉道的流通截面為橢圓形；

步驟S4、完善內流道各幾何參數的優化修型，獲得最終的橢圓形喉道偏移式氣動矢量噴管；具體地，所述噴管的凹腔擴張角θ₁取值范圍為：10゜～16゜，其中凹腔擴張角θ₁為二喉道前部擴張段的擴張角；所述噴管的凹腔收斂角θ₂取值范圍為：42゜～56゜，其中凹腔收斂角θ₂為二喉道前部收斂段的收斂角；所述噴管凹腔真實長度L保持不變，其中凹腔真實長度L為噴管一喉道截面到出口截面的軸向長度；所述噴管的面積比A₂/A₁取值范圍為1.2～1.5，其中A₂為二喉道面積，A₁為一喉道面積；在一喉道出進行倒圓處理，且倒圓半徑2R_t/(b+a)取值范圍為0.6～1.0，其中R_t為基準軸對稱構型噴管的一喉道處的倒圓半徑。