一種沖壓發(fā)動機徑向進氣畸變抑制格柵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及沖壓發(fā)動機，尤其是涉及一種沖壓發(fā)動機徑向進氣畸變抑制格 柵。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖壓發(fā)動機屬于吸氣式高速推進動力裝置，廣泛應(yīng)用于超聲速巡航導(dǎo)彈和超聲速 飛機等高速飛行器，為其提供噴氣推進動力。常規(guī)沖壓發(fā)動機由三大主要部件組成，分別是 擴壓器、燃燒室和尾噴管。高速氣流首先進入擴壓器減速擴壓，速度由超聲速下降至亞聲 速，隨后在燃燒室中點火燃燒，最后從尾噴管中噴出產(chǎn)生推力。
[0003] 從沖壓發(fā)動機部件來看，擴壓器出口氣流將進入燃燒室點火燃燒，在真實環(huán)境下 擴壓器出口氣流在三維空間里很難保證壓力和速度分布的均勻性，即出現(xiàn)所謂"畸變"。由 于燃燒室入口的氣流畸變程度嚴重影響氣流與燃料在燃燒室中的摻混和穩(wěn)定燃燒，因此有 必要對擴壓器出口氣流采取整流均勻化的措施，使進入燃燒室中的氣流壓力和速度的空間 分布盡可能均勻一致，以保證獲得較好的燃燒效果和更理想的沖壓發(fā)動機推力，使氣流均 勻化的過程即為"畸變抑制"。
[0004] 目前，已有的大量進氣畸變抑制措施中，進氣格柵獲得了最廣泛的使用并已經(jīng)取 得了令人滿意的畸變抑制效果。但是，目前的進氣格柵設(shè)計方案中基本都采用形式單一、幾 何形式固定的格柵，在發(fā)動機不同工作狀態(tài)下格柵的小孔形狀、孔徑大小、堵塞度均保持不 變。固定幾何形式的畸變抑制格柵很難保證在發(fā)動機所有工作狀態(tài)下均獲得較好的氣流畸 變抑制效果同時保持最小的發(fā)動機內(nèi)部氣動阻力。因此，幾何可調(diào)的進氣畸變抑制格柵對 于寬范圍工作的沖壓發(fā)動機而言是理想的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供能夠控制沖壓發(fā)動 機在不同飛行姿態(tài)和飛行環(huán)境下燃燒室入口徑向畸變抑制程度可調(diào)節(jié)的一種沖壓發(fā)動機 徑向進氣畸變抑制格柵。
[0006] 本實用新型設(shè)有第一畸變抑制格柵片和第二畸變抑制格柵片，第一畸變抑制格柵 片和第二畸變抑制格柵片共軸層疊在一起，所述第一畸變抑制格柵片由柔性螺旋片繞中心 滾筒構(gòu)成，可由伺服電機卷收或卷放中心滾筒實現(xiàn)控制柔性螺旋片圈數(shù)，第二畸變抑制格 柵片由固定數(shù)量的徑向條幅組成，第二畸變抑制格柵片相對于沖壓發(fā)動機幾何位置固定不 動，第一畸變抑制格柵片和第二畸變抑制格柵片安裝于沖壓發(fā)動機圓形燃燒室入口。
[0007] 本實用新型可采用以下方法設(shè)計：
[0008] 1)根據(jù)不同飛行器來流條件通過風(fēng)洞吹風(fēng)試驗或者數(shù)值仿真方法確定最大的徑 向畸變值DIS_R，DIS_R由下述公式確定： D1S R ^-m：m
[0009] - 2成
[0010] 式中，F(xiàn)為燃燒室入口平均總壓，所)L"為燃燒室圓形截面入口處占圓面積l/io 的圓環(huán)平均總壓中最小值，P 為自由來流密度，U00為自由來流速度；
[0011] 2)通過風(fēng)洞吹風(fēng)試驗或者數(shù)值仿真方法確定抑制該最大徑向畸變值DIS_R所需 的最小圓環(huán)面積AR min。
[0012] 3)確定第一畸變抑制格柵片的螺旋片圈數(shù)，螺旋片圈數(shù)為燃燒室圓形燃燒室入口 圓形面積除以AR niin;
[0013] 4)確定第二畸變抑制格柵片的徑向條幅數(shù)量，徑向條幅數(shù)量為第一畸變抑制格柵 片的螺旋片圈數(shù)的3倍。
[0014] 本實用新型的工作方式為：
[0015] 當(dāng)飛行器從地面起飛時，第一畸變抑制格柵片的螺旋片卷收，使圈數(shù)為設(shè)計狀態(tài) 螺旋片圈數(shù)的1/2 ;
[0016] 當(dāng)飛行器大攻角爬升飛行或者大側(cè)滑角飛行時，第一畸變抑制格柵片的螺旋片卷 放，使圈數(shù)為設(shè)計狀態(tài)螺旋片圈數(shù)；
[0017] 當(dāng)飛行器飛行速度達到巡航速度后攻角和側(cè)滑角降至設(shè)計狀態(tài)時，第一畸變抑制 格柵片的螺旋片卷收，使圈數(shù)為設(shè)計狀態(tài)螺旋片圈數(shù)的1/2 ;
[0018] 當(dāng)飛行器巡航飛行狀態(tài)受到干擾導(dǎo)致攻角側(cè)滑角增大，第一畸變抑制格柵片的螺 旋片卷放，使圈數(shù)為設(shè)計狀態(tài)螺旋片圈數(shù)；
[0019] 當(dāng)飛行器大攻角下降飛行或者大側(cè)滑角飛行時，第一畸變抑制格柵片的螺旋片卷 放，使圈數(shù)為設(shè)計狀態(tài)螺旋片圈數(shù)。
[0020] 本實用新型通過卷放第一畸變抑制格柵片柔性螺旋片增加圈數(shù)實現(xiàn)沖壓發(fā)動機 大攻角和大側(cè)滑角飛行姿態(tài)下徑向畸變有效抑制，同時當(dāng)沖壓發(fā)動機以正常飛行姿態(tài)運行 時卷收第一畸變抑制格柵片柔性螺旋片減少圈數(shù)以減小沖壓發(fā)動機內(nèi)部氣動阻力。
[0021] 本實用新型的工作原理為：在常規(guī)沖壓發(fā)動機圓形截面燃燒室入口安裝幾何可調(diào) 的徑向進氣畸變抑制格柵，根據(jù)飛行器的飛行狀態(tài)改變所導(dǎo)致的擴壓器出口氣流徑向畸變 程度不同相應(yīng)調(diào)節(jié)畸變抑制格柵直徑方向孔徑分布密度，減小擴壓器出口氣流的徑向畸變 同時獲得最小的內(nèi)部氣動阻力，幫助推進系統(tǒng)獲得最佳的推進效率，主要應(yīng)用于沖壓發(fā)動 機。當(dāng)沖壓發(fā)動機在起飛爬升階段、下降階段或者以大攻角大側(cè)滑角飛行姿態(tài)工作時，燃燒 室入口氣流速度和壓力在空間分布出現(xiàn)較大范圍的不均勻性，導(dǎo)致氣流進入沖壓發(fā)動機燃 燒室后與燃料的摻混和穩(wěn)定燃燒變得困難。為了抑制沖壓發(fā)動機燃燒室入口氣流的徑向畸 變，卷放畸變抑制格柵片可調(diào)節(jié)部分，減小格柵整體孔隙沿直徑方向分布的稀疏程度，使氣 流穿過更密的格柵從而降低氣流的徑向不均勻程度；反之，當(dāng)沖壓發(fā)動機在巡航狀態(tài)或者 以小攻角、小側(cè)滑角飛行姿態(tài)工作時，卷收畸變抑制格柵可調(diào)節(jié)部分，增大格柵整體孔隙沿 直徑方向的稀疏程度，使氣流穿過相對稀疏的格柵從而降低沖壓發(fā)動機內(nèi)部氣動阻力。
[0022] 本實用新型的有益效果在于：（1)、通過轉(zhuǎn)動卷放實現(xiàn)沖壓發(fā)動機大攻角和大側(cè)滑 角飛行姿態(tài)下徑向畸變有效抑制，同時當(dāng)沖壓發(fā)動機以正常飛行姿態(tài)運行時卷放第一畸變 抑制格柵片柔性螺旋片增加畸變抑制格柵整體稀疏程度減小內(nèi)部氣動阻力；（2)、本實用新 型其結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，極大地提高沖壓發(fā)動機的抗徑向畸變能力，增大了發(fā)動機穩(wěn)定工 作裕度。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型實施例在沖壓發(fā)動機中安裝位置示意圖；
[0024] 圖2為本實用新型實施例在沖壓發(fā)動機中安裝位置正視圖；
[0025] 圖3為本實用新型實施例裝配位置示意圖；
[0026] 圖4為裝配完成的本實用新型實施例整體側(cè)視圖；
[0027] 圖5為第一畸變抑制格柵片的螺旋片卷收狀態(tài)格柵整體正視圖；
[0028] 圖6為第一畸變抑制格柵片的螺旋片卷放狀態(tài)格柵整體正視圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0030] 如圖1~6所示，本實用新型安裝于沖壓發(fā)動機內(nèi)流通道中，常規(guī)沖壓發(fā)動機由擴 壓器1、燃燒室2和尾噴管3組成，其中，燃燒室2入口截面為圓形。本實用新型（在圖1和 2中用標(biāo)記4表示）安裝于燃燒室2入口處。
[0031] 本實用新型實施例設(shè)有第一畸變抑制格柵片5和第二畸變抑制格柵片6,第一畸 變抑制格柵片5和第二畸變抑制格柵片6共軸層疊在一起，所述第一畸變抑制格柵片5由 柔性螺旋片繞中心滾筒構(gòu)成，可由伺服電機卷收或卷放中心滾筒實現(xiàn)控制柔性螺旋片圈 數(shù)，第二畸變抑制格柵片6由固定數(shù)量的徑向條幅組成，第二畸變抑制格柵片6相對于沖壓 發(fā)動機幾何位置固定不動，第一畸變抑制格柵片5和第二畸變抑制格柵片6安裝于沖壓發(fā) 動機圓形燃燒室2入口。
[0032] 本實用新型的設(shè)計方法，包括以下步驟：
[0033] 1)根據(jù)不同飛行器來流條件通過風(fēng)洞吹風(fēng)試驗或者數(shù)值仿真方法確定最大的徑 向畸變值DIS_R，DIS_R由下述公式確定：
【主權(quán)項】
1. 一種沖壓發(fā)動機徑向進氣畸變抑制格柵，其特征在于設(shè)有第一畸變抑制格柵片和第 二畸變抑制格柵片，第一畸變抑制格柵片和第二畸變抑制格柵片共軸層疊在一起，所述第 一畸變抑制格柵片由柔性螺旋片繞中心滾筒構(gòu)成，由伺服電機卷收或卷放中心滾筒實現(xiàn)控 制柔性螺旋片圈數(shù)，第二畸變抑制格柵片由固定數(shù)量的徑向條幅組成，第二畸變抑制格柵 片相對于沖壓發(fā)動機幾何位置固定不動，第一畸變抑制格柵片和第二畸變抑制格柵片安裝 于沖壓發(fā)動機圓形燃燒室入口。
【專利摘要】一種沖壓發(fā)動機徑向進氣畸變抑制格柵，涉及沖壓發(fā)動機。設(shè)有第一畸變抑制格柵片和第二畸變抑制格柵片，第一畸變抑制格柵片和第二畸變抑制格柵片共軸層疊在一起，所述第一畸變抑制格柵片由柔性螺旋片繞中心滾筒構(gòu)成，可由伺服電機卷收或卷放中心滾筒實現(xiàn)控制柔性螺旋片圈數(shù)，第二畸變抑制格柵片由固定數(shù)量的徑向條幅組成，第二畸變抑制格柵片相對于沖壓發(fā)動機幾何位置固定不動，第一畸變抑制格柵片和第二畸變抑制格柵片安裝于沖壓發(fā)動機圓形燃燒室入口。結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，極大地提高沖壓發(fā)動機的抗徑向畸變能力，增大了發(fā)動機穩(wěn)定工作裕度。
【IPC分類】F02C7-042, F02K7-10
【公開號】CN204436596
【申請?zhí)枴緾N201520112997
【發(fā)明人】滕健, 歐陽智賢, 周馴黃, 尤延鋮
【申請人】廈門大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年2月16日