CN105971733B - 一种封闭式变结构二维超音速进气道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种封闭式变结构二维超音速进气道，由机身、进气道、燃烧室上面板作动机构组成，机身与固定压缩板为一体结构，扇形板与固定压缩板通过转轴连接，扇形板在扇形槽内贴着机身侧壁转动；可动压缩板在凹槽内移动，可动压缩板与燃烧室上面板通过转轴连接；燃烧室上面板作动机构带动燃烧室上面板沿机身内侧壁上竖直方向的前滑槽、后滑槽上下移动；在保证进气道密封的条件下，通过改变进气道压缩角的大小直接调节进入燃烧室内的气流品质。变结构二维超音速进气道实现进气道从低马赫数至高马赫数工作的平稳过渡，减小气动阻力；保证进气道在宽马赫数范围正常起动处于较佳的工作状态，提高了进气道的工作效率和气动性能。

Description

一种封闭式变结构二维超音速进气道
技术领域
本发明涉及一种二维超音速进气道，具体地说，涉及一种用于宽马赫数工作的封闭式变结构二维超音速进气道。
背景技术
对于马赫数Ma为3～8范围工作的高超音速吸气式飞行器的进气道而言，处于设计点下的优良气动性能不能保证其在所工作的范围下均能正常稳定地工作，处于非设计点时能否正常起动并为燃烧室提供一定品质要求的空气，均是进气道设计中需要重点考虑的因素，如在设计点Ma6.5下进气道无法在Ma2.5工作，可能使过大的压缩角使激波斜度变大，能量损失较大，且造成气流堵塞，出现溢流严重的情况，或者喉道高度过小使得进气量减小，或者外收缩比过大，还可能导致发动机不起动等，此时采用定几何进气道会影响进气道的性能，甚至导致进气道不起动。
发明专利CN 103790710A中公开了“一种火箭基组合循环发动机变结构进气道”,该火箭基组合循环发动机变结构进气道能较好地实现变结构进气道的设计，通过分级调节可达到起动性要求,使发动机燃烧室正常工作；但是机构零件较多，机械结构较为复杂，机构设计较为繁琐，加工较难，在工程上不容易实现。
在发明专利CN 103939217A中提出了“矩形截面高超声速变几何进气道及设计方法与工作方式”,该设计方法与工作方式是通过唇罩可调侧的转动，从而增大或减小进气道流量，但是该设计方法与工作方式不能改变压缩面对应压缩角的大小，易导致进入燃烧室的气流不稳定，从而影响发动机的性能。
在发明专利GB 2242402A中公开了“一种变结构超音速飞机的进气道***”，但该***不能保证进入到进气道中气流品质以及密封性。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种封闭式变结构二维超音速进气道。该进气道采用较为简易的机构，通过改变进气道压缩角的大小直接调节进入燃烧室的内部气流品质，解决宽马赫数范围工作的进气道起动并保证进气道正常工作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括机身、进气道、燃烧室上面板作动机构，其特征在于所述进气道还包括燃烧室下面板、固定压缩板、可动压缩板、扇形板、扇形槽、前滑槽、后滑槽，扇形板转轴、凹槽，机身与固定压缩板为一体结构，燃烧室下面板固定在机身上，机身内侧壁上竖直方向分别开有前滑槽、后滑槽，且前滑槽与后滑槽相互平行；扇形板与固定压缩板通过扇形板转轴连接，扇形板在机身的扇形槽内移动，扇形板上有两个第一凹槽，可动压缩板在第二凹槽内移动；
所述燃烧室上面板作动机构包括燃烧室上面板、转轴、滑动杆、活塞杆、活塞筒、固定板、圆柱座、加强筋，活塞筒固定在机身上，活塞杆一端与活塞筒配合安装，活塞杆另一端与圆柱座固连，圆柱座与圆柱座两侧的加强筋固定在固定板上，并通过固定板安装在燃烧室上面板的中间部位，燃烧室上面板一侧端与可动压缩板通过转轴连接，燃烧室上面板另一侧端有滑动杆，活塞杆在活塞筒中上下移动，并带动燃烧室上面板通过转轴与滑动杆分别沿机身内侧壁上的前滑槽、后滑槽上下移动。
活塞杆、活塞筒、圆柱座轴线与燃烧室上面板轴线垂直。
固定压缩板、可动压缩板、燃烧室上面板周向设有密封槽，通过填入柔性材料实现密封。
有益效果
本发明提出的一种封闭式变结构二维超音速进气道，由进气道、燃烧室上面板作动机构、机身组成，机身与固定压缩板为一体结构，扇形板与固定压缩板通过扇形板转轴铰链连接，扇形板在扇形槽内贴着机身侧壁转动，保证进气道的密封性；可动压缩板在凹槽内移动，可动压缩板一端与燃烧室上面板通过转轴连接；燃烧室上面板作动机构带动燃烧室上面板沿机身内侧壁上竖直方向的前滑槽、后滑槽上下平行移动，固定前体压缩板和可动前体压缩板的作用为使来流空气在进气道内减速增压，前滑槽与后滑槽可保证对应转轴沿固定路径水平移动，即保证燃烧室上面板上下水平运动，扇形板和扇形槽用来保证进气道的密封性。保证进入燃烧室气流稳定燃烧，保证发动机的性能；在保证进气道密封性条件下，通过改变进气道压缩角的大小直接调节进入燃烧室内的气流品质。
本发明封闭式变结构二维超音速进气道，结构简单，工程应用可实现性强；变结构进气道根据飞行器的飞行状态改变可动压缩板的压缩角，实现进气道从低马赫数至高马赫数工作的平稳过渡，减小气动阻力，保证进气道在宽马赫数范围工作的起动性能及其较佳的工作状态，提高了进气道的工作效率和气动性能。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种封闭式变结构二维超音速进气道作进一步详细说明。
图1为本发明封闭式变结构二维超音速进气道轴测图。
图2为本发明封闭式变结构二维超音速进气道主视图。
图3为本发明的扇形板部分结构示意图。
图4为本发明的燃烧室上面板作动机构示意图。
图中:
1.机身2.固定压缩板 3.可动压缩板 4.燃烧室下面板 5.扇形板转轴 6.扇形板7.扇形槽 8.后滑槽 9.前滑槽 10.第二凹槽 11.转轴 12.固定板 13.加强筋 14.滑动杆15.圆柱座 16.活塞杆 17.活塞筒 18.燃烧室上面板
具体实施方式
本实施例是一种封闭式变结构二维超音速进气道。
工作原理:进气道根据高超音速吸气式飞行器的飞行状态改变可动前体压缩板的压缩角，保证宽马赫数范围工作的进气道起动性能及其较佳的工作状态。对于起动性能而言，进气道需要有足够的收缩比来保证进气道的压缩性能，但收缩比过大会造成进气道产生壅塞，此时改变可动前体压缩板压缩角的大小,可有效地解决收缩比的问题；在保证起动性能的同时，也要确保进气道在工作过程中处于较佳的工作状态，可通过调节可动前体压缩板压缩角的大小来保证足够的进气量。
参阅图1～图4，本实施例封闭式变结构二维超音速进气道，由机身1、进气道、燃烧室上面板作动机构组成，其中，进气道还包括燃烧室下面板4、固定压缩板2、可动压缩板3、扇形板6、扇形槽7、前滑槽9、后滑槽8，扇形板转轴5、凹槽10，机身1与固定压缩板2为一体结构，燃烧室下面板4固定在机身上，机身1内侧壁上竖直方向分别加工有两组前滑槽9与后滑槽8，并且前滑槽9与后滑槽8对称相互平行。扇形板6与固定压缩板2通过扇形板转轴5铰链连接，扇形板6在机身上的扇形槽7内移动，扇形板6上有两个第一凹槽，可动压缩板3在第二凹槽10内移动。燃烧室上面板作动机构由燃烧室上面板18、转轴11、滑动杆14、活塞杆16、活塞筒17、固定板12、圆柱座15、加强筋13组成，活塞筒17固定安装在机身1上，活塞杆16一端与活塞筒17配合安装，活塞杆16另一端与圆柱座15固定连接，圆柱座15与圆柱座15两侧的加强筋13固定在固定板12上，并通过固定板12安装在燃烧室上面板18的中间部位，燃烧室上面板18一侧端与可动压缩板3通过转轴11铰链连接，燃烧室上面板18另一侧端安装有滑动杆14；活塞杆16在活塞筒17中上下移动，并带动燃烧室上面板18通过转轴11与滑动杆14分别沿机身1内侧壁上的前滑槽9、后滑槽8上下移动。
本实施例中,活塞杆16在活塞筒17中上下运动，从而使与活塞杆16固定连接的圆柱座15和固定板12固定安装的燃烧室上面板18上下移动，燃烧室上面板18通过燃烧室上面板18侧端的转轴11和滑动杆14沿着机身1内侧壁上的前滑槽9与后滑槽8中上下移动，与燃烧室上面板18通过转轴11连接的可动压缩板3转动，且沿着第二凹槽10移动，同时与第二凹槽10连接的扇形板6绕着扇形板转轴5在飞行器机身1的扇形槽7中转动。可动压缩板3的压缩角发生变化，喉道高度同时发生改变；固定压缩板2和可动压缩板3的作用使来流空气在进气道内减速增压，前滑槽9与后滑槽8保证对应转轴沿固定路径平动，即保证燃烧室上面板18上下水平运动，扇形板6和扇形槽7用来保证进气道的密封性。保证进入燃烧室气流稳定燃烧，保证发动机的性能；可调节进入燃烧室的内部气流品质，实现宽马赫数范围的进气道起动和保证进气道正常工作。
安装时,活塞筒17的上端部固定安装在机身1上，活塞杆16、活塞筒17、圆柱座15配合安装，并且活塞杆16、活塞筒17、圆柱座15的中心轴线与燃烧室上面板18轴线垂直，保证燃烧室上面板18两侧端的转轴11和滑动杆14沿着机身1内侧壁上的前滑槽9与后滑槽8中上下移动时，燃烧室上面板18始终处于水平状态。固定压缩板2、可动压缩板3、燃烧室上面板18周向设置有密封槽，通过填入柔性材料实现密封。

Claims (3)

1.一种封闭式变结构二维超音速进气道，包括机身、进气道、燃烧室上面板作动机构，其特征在于:所述进气道还包括燃烧室下面板、固定压缩板、可动压缩板、扇形板、扇形槽、前滑槽、后滑槽，扇形板转轴、凹槽，机身与固定压缩板为一体结构，燃烧室下面板固定在机身上，机身内侧壁上竖直方向分别开有前滑槽、后滑槽，且前滑槽与后滑槽相互平行；扇形板与固定压缩板通过扇形板转轴连接，扇形板在机身的扇形槽内移动，扇形板上有两个第一凹槽，可动压缩板在第二凹槽内移动；所述燃烧室上面板作动机构包括燃烧室上面板、转轴、滑动杆、活塞杆、活塞筒、固定板、圆柱座、加强筋，活塞筒固定在机身上，活塞杆一端与活塞筒配合安装，活塞杆另一端与圆柱座固连，圆柱座与圆柱座两侧的加强筋固定在固定板上，并通过固定板安装在燃烧室上面板的中间部位，燃烧室上面板一侧端与可动压缩板通过转轴连接，燃烧室上面板另一侧端有滑动杆，活塞杆在活塞筒中上下移动，并带动燃烧室上面板通过转轴与滑动杆分别沿机身内侧壁上的前滑槽、后滑槽上下移动。
2.根据权利要求1所述的封闭式变结构二维超音速进气道，其特征在于:活塞杆、活塞筒、圆柱座轴线与燃烧室上面板轴线垂直。
3.根据权利要求1所述的封闭式变结构二维超音速进气道，其特征在于:固定压缩板、可动压缩板、燃烧室上面板周向设有密封槽，通过填入柔性材料实现密封。
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