本發(fā)明涉及一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的設(shè)計(jì)方法，尤其是涉及直接側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效提高飛行器的機(jī)動(dòng)性能，增大其生存能力，但是在使用過程中側(cè)向噴流與飛行器體外繞流的耦合作用會(huì)給飛行器的精確控制帶來很大的困難，將側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的擴(kuò)散段置于飛行器的外表面可以解決上述問題。為了適應(yīng)飛行器的氣動(dòng)外形，必須將噴管的擴(kuò)散段出口設(shè)計(jì)成大長寬比的矩形。

目前的公開文獻(xiàn)資料中并沒有關(guān)于狹縫噴管的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)資料中主要使用超橢圓方法，矩形倒圓角的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)圓形入口，矩形出口的氣流通道，其設(shè)計(jì)對象從圓形入口到矩形出口的過渡過程中保持橫截面積不變，不能實(shí)現(xiàn)對氣流的加速；另一大類是使用二維噴管近似設(shè)計(jì)方法，等長度等截面積轉(zhuǎn)換法及三維噴管直接設(shè)計(jì)方法對噴管的型面進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是公開的文獻(xiàn)資料中的噴管矩形出口的長寬比較小，不能滿足噴管出口大長寬比（長寬比大于7）的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種出口為大長寬比矩形的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明中提及的大長寬比指的是長寬比大于7。

本發(fā)明提供的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段設(shè)計(jì)方法中，通過矩形倒圓角實(shí)現(xiàn)從圓形入口到大長寬比矩形出口的過渡。

進(jìn)一步，所述擴(kuò)散段截面的長寬比 為：

，

，

其中，入口處，入口處的截面寬高比；出口處，出口處的截面寬高比為，n為出口矩形的寬高比；為歸一化函數(shù)；為截面長寬比沿程漸變指數(shù)，為經(jīng)驗(yàn)值。

進(jìn)一步，的取值為0.8、0.9、1中的任意一個(gè)。

進(jìn)一步，所述擴(kuò)散段入口處截面為圓形，入口到出口之間的截面為倒圓角矩形，所述倒圓角矩形的倒角半徑為：

，

，

其中，為倒角度，入口處，入口處的倒角度；出口處，出口處矩形的倒角度為；為歸一化函數(shù) ，為倒角半徑沿程漸變指數(shù)，是經(jīng)驗(yàn)值。

進(jìn)一步，的取值為0.8、0.9、1中的任意一個(gè)。

進(jìn)一步，擴(kuò)散段的截面面積為：

其中，為該截面處矩形長邊值的一半， 為倒角度， 為截面長寬比 。

截面面積沿程變化通過如下方程進(jìn)行控制：

其中入口處，截面積入口面積；出口處，截面積矩形出口面積；為歸一化函數(shù)；為截面積沿程漸變指數(shù)。

進(jìn)一步，的取值為0.8、0.9、1.0中的任意一個(gè)。

本發(fā)明還提供依據(jù)所述的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)得到的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：設(shè)計(jì)出一種出口為大長寬比矩形的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段，減小側(cè)向噴流與飛行器體外繞流耦合作用；

通過方程控制側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段截面幾何參數(shù)，易于實(shí)現(xiàn)對噴管設(shè)計(jì)參數(shù)的精確控制，確保設(shè)計(jì)噴管能夠滿足性能指標(biāo)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段的截面倒圓角矩形示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下文中，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

首先，將過渡截面的倒圓角矩形用方程進(jìn)行描述。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的側(cè)向力發(fā)動(dòng)機(jī)狹縫噴管擴(kuò)散段的截面倒圓角矩形示意圖，在設(shè)計(jì)過程中通過方程控制矩形的半寬1，矩形的半長2，矩形的倒角半徑3來實(shí)現(xiàn)對過渡截面的控制。

矩形的長和寬通過如下公式進(jìn)行控制：

(1)

(2)

其中AR(x)=b(x)/a(x)，其中a(x)為矩形的半寬，b(x)為矩形的半長，入口處，入口處的截面寬高比；出口處，出口處的截面寬高比為，n為出口矩形的寬高比；為歸一化函數(shù)；為截面長寬比沿程漸變指數(shù)，為經(jīng)驗(yàn)值。經(jīng)過數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，的取值為0.8、0.9、1中的任意一個(gè)。

矩形的倒角半徑通過如下方程進(jìn)行控制：

(3)

(4)

其中BR(x)=c(x)/a(x)，c(x)為倒角半徑，入口處，入口處的倒角度；出口處，出口處矩形的倒角度為；為歸一化函數(shù)，為倒角半徑沿程漸變指數(shù)，是經(jīng)驗(yàn)值。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，的取值為0.8、0.9、1中的任意一個(gè)。

噴管擴(kuò)散段的截面積沿程變化規(guī)律由方程進(jìn)行描述，通過控制方程中的參數(shù)來控制沿程截面積的變化規(guī)律。

參照圖2所示，狹縫噴管的擴(kuò)散段由圓形入口4通過倒圓角矩形5過渡到大長寬比的矩形出口6。倒圓角矩形5的截面面積計(jì)算公式：

(5)

截面積沿程變化通過如下方程進(jìn)行控制：

(6)

(7)

其中入口處，截面積入口面積；出口處，截面積矩形出口面積；為歸一化函數(shù)；為截面積沿程漸變指數(shù)；在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的取值為0.8、0.9、1.0中的任意一個(gè)。

通過三維造型軟件依據(jù)各截面的形狀完成實(shí)體造型。

本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。