[發明專利]一種考慮后體阻力的噴管氣動型面設計方法

在審

• 申請號: 202210400207.2
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114818179A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 周吉利;張少麗;潘鑫峰;趙春生;徐速;商鵬程;任利鋒;牛春巖;左云智;任濬哲
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請屬于航空發動機領域，特別涉及一種考慮后體阻力的噴管氣動型面設計方法。獲取預設狀態點下多個噴管內型面方案，并獲取每個噴管內型面方案下對應的噴管喉道面積(A8)；基于噴管喉道面積(A8)，列舉噴管出口面積(A9)與噴管喉道面積(A8)的面積比Ar(A9/A8)；基于面積比Ar(A9/A8)，分別建立后體阻力與面積比Ar(A9/A8)的第一關系式、發動機凈推力與面積比Ar(A9/A8)的第二關系式；之后建立每個噴管內型面方案的安裝推力與面積比Ar(A9/A8)的第三關系式；通過多個噴管內型面方案對應的所述第三關系式，按預設要求的安裝推力確定噴管內型面方案以及對應的面積比Ar(A9/A8)，從而建立考慮后體阻力的噴管氣動型面設計方法。

技術領域

本申請屬于航空發動機領域，特別涉及一種考慮后體阻力的噴管氣動型面設計方法。

背景技術

飛機飛行時的推力即安裝推力等于發動機凈推力和后體阻力之和，噴管的內流道面設計對發動機凈推力有影響，噴管外型面設計對后體阻力有影響，同時內流道面的尺寸和外型面也相互影響。目前發動機噴管設計與飛機設計相對獨立，噴管設計時不能綜合考慮后體阻力影響，僅考慮發動機凈推力的要求。隨著飛機性能提高及飛發聯合設計需求日益增加，急需一種綜合考慮飛機后體阻力和發動機凈推力的噴管設計方法，通過研究影響飛機后體阻力和發動機凈推力的影響因素，綜合優化噴管內外氣動型面，增加發動機安裝推力，從而實現不同飛行狀態所需要的推力；在本發明之前，國內未見關于考慮后體阻力的噴管氣動型面設計方法。噴管設計時通常僅考慮最大外廓和噴管推力系數，未考慮對飛機后體阻力的影響，所以現有的噴管設計方法無法滿足要求。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提供了一種考慮后體阻力的噴管氣動型面設計方法，包括：

步驟S1:獲取預設狀態點下多個噴管內型面方案，并獲取每個噴管內型面方案下對應的噴管喉道面積(A8)；

步驟S2：基于每個噴管內型面方案下對應的噴管喉道面積(A8)，列舉每個噴管內型面方案的噴管出口面積(A9)與噴管喉道面積(A8)的面積比Ar(A9/A8)；

步驟S3：基于每個噴管內型面方案下面積比Ar(A9/A8)，分別建立每個噴管內型面方案的后體阻力與面積比Ar(A9/A8)的第一關系式、發動機凈推力與面積比Ar(A9/A8)的第二關系式；

步驟S4：基于每個噴管內型面方案的所述第一關系式與所述第二關系式；建立每個噴管內型面方案的安裝推力與面積比Ar(A9/A8)的第三關系式；

步驟S5：通過多個噴管內型面方案對應的所述第三關系式，按預設要求的安裝推力確定噴管內型面方案以及對應的面積比Ar(A9/A8)。

優選的是，建立所述第二關系式的具體方法為：首先建立噴管推力系數與面積比Ar(A9/A8)的關系式，再基于噴管推力系數與面積比Ar(A9/A8)的關系式建立發動機凈推力與面積比Ar(A9/A8)的第二關系式。

優選的是，所述第三關系式的建立基于等式：安裝推力＝發動機凈推力+飛機后體阻力。

優選的是，所述第一關系式的建立具體為：預設狀態點時同一個噴管內型面方案下，噴管喉道面積(A8)為固定值，后體阻力與外調節片的角度呈正相關，外調節片的角度由噴管出口面積(A9)確定。

優選的是，所述步驟S5：基于多個噴管內型面方案對應的所述第三關系式，擬合安裝推力與面積比Ar(A9/A8)的關系曲線，基于所述關系曲線，并按預設要求的安裝推力確定噴管內型面方案以及對應的面積比Ar(A9/A8)。

優選的是，噴管內型面方案數量不少于3個。

優選的是，步驟S5所述的按預設要求具體為安裝推力XXN。