一种模态切换与喉道面积耦合调节的进气道及控制方法
本发明公开了一种模态切换与喉道面积耦合调节的进气道及控制方法，进气道包括同轴设置的中心锥、可调一级唇罩、可调二级唇罩、模态切换分流板和用于控制可调一级唇罩、可调二级唇罩和模态切换分流板运动的驱动系统。模态切换分流板的内壁围绕形成冲压通道，模态切换分流板的外壁与可调二级唇罩内壁围绕形成涡轮通道。当模态切换分流板与中心锥贴合时，冲压通道为关闭状态，当模态切换分流板与可调二级唇罩贴合时，涡轮通道为关闭状态。本发明通过设置可移动的可调一级唇罩、可调二级唇罩和模态切换分流板实现进气道性能调节和模态切换，解决宽域进气道模态切换困难的问题，使进气道可在较宽的飞行速域和空域工作，且模态切换控制方法简单。
发明专利
CN202410546394.4
2024-05-05
CN118442180A
2024-08-05
F02C7/04(2006.01)
南京航空航天大学
张悦;张豪;庞明池;谭慧俊;黄子誉;于航
210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
张弛
江苏;32
1.一种模态切换与喉道面积耦合调节的进气道，其特征在于，包括同轴设置的中心锥(1)、可调一级唇罩(2)、可调二级唇罩(3)、模态切换分流板(4)和用于控制可调一级唇罩(2)、可调二级唇罩(3)和模态切换分流板(4)运动的驱动系统，所述模态切换分流板(4)位于中心锥(1)尾部，模态切换分流板(4)与中心锥(1)可相对移动；所述可调一级唇罩(2)围绕于中心锥(1)外侧，所述可调二级唇罩(3)围绕于模态切换分流板(4)外侧；所述可调二级唇罩(3)前端与可调一级唇罩(2)内壁连接，且可调二级唇罩(3)与可调一级唇罩(2)可相对移动；所述模态切换分流板(4)的内壁围绕形成冲压通道(6)，所述模态切换分流板(4)的外壁与可调二级唇罩(3)内壁围绕形成涡轮通道(5)；当模态切换分流板(4)与中心锥(1)贴合时，冲压通道(6)为关闭状态，当模态切换分流板(4)与可调二级唇罩(3)贴合时，涡轮通道(5)为关闭状态。 2.如权利要求1所述的进气道，其特征在于，所述模态切换分流板(4)包括从前至后平滑连接的三段曲面板，第一段曲面板内径及外径均逐渐变小，第二段曲面板与第三段曲面板内径相等且保持不变，第二段曲面板外径逐渐变大，第三段曲板面外径保持不变。 3.如权利要求2所述的进气道，其特征在于，所述第一段曲面板的一段内壁与中心锥(1)后型面形状相同使模态切换分流板(4)移动至最前端时与中心锥(1)贴合，所述中心锥(1)位置固定，不发生移动。 4.如权利要求3所述的进气道，其特征在于，所述可调一级唇罩(2)呈圆筒形，且可调一级唇罩(2)外壁最前端设有外径逐渐变大的过渡面。 5.如权利要求4所述的进气道，其特征在于，所述可调二级唇罩(3)后段呈圆筒形，可调二级唇罩(3)的前端与后段通过若干曲面连接。 6.如权利要求5所述的进气道，其特征在于，所述模态切换分流板(4)前端的外径与可调二级唇罩(3)最小内径相等，模态切换分流板(4)与可调二级唇罩(3)贴合时，模态切换分流板(4)前端与可调二级唇罩(3)最窄处贴合。 7.如权利要求6所述的进气道，其特征在于，所述相对移动的方向均为沿轴线方向平移。 8.如权利要求1所述的进气道，其特征在于，所述驱动系统包括与机身固定连接的安装板(7)、安装于安装板(7)上的第一电机(22)、第二电机(32)和第三电机(42)，所述第一电机(22)通过第一连杆(21)与可调一级唇罩(2)连接，所述第二电机(32)通过第二连杆(31)与可调二级唇罩(3)连接，所述第三电机(42)通过第三连杆(41)与模态切换分流板(4)连接。 9.一种权利要求1-8任一项所述进气道的控制方法，其特征在于，当飞行器速度低于预设马赫数时，驱动系统控制模态切换分流板(4)沿进气道轴线方向向前平移，使模态切换分流板(4)与中心锥(1)贴合，关闭冲压通道(6)，打开涡轮通道(5)，使进气道进入涡轮工作模态；驱动系统控制向后移动可调二级唇罩(3)增大进气道喉道面积以减小进气道的内收缩比，使进气道达到起动需求，飞行马赫数逐渐增加时，向前平移可调二级唇罩(3)，减小进气道喉道面积以增大进气道的内收缩；当马赫数达到共同工作马赫数范围时，向后平移模态切换分流板(4)使模态切换分流板(4)远离中心锥(1)，涡轮通道(5)与冲压通道(6)均处于打开状态，通过控制模态切换分流板(4)的平移距离以改变涡轮通道(5)与冲压通道(6)的气流分配；当飞行器速度达到预设马赫数时，向后平移模态切换分流板(4)使模态切换分流板(4)与可调二级唇罩(3)贴合，关闭涡轮通道(5)，打开冲压通道(6)，使进气道进入冲压工作模态，并通过同步向前平移模态切换分流板(4)和可调二级唇罩(3)，减小进气道喉道面积以增大进气道的内收缩比，同时控制可调一级唇罩(2)配合压缩锥激波移动以满足进气道流量捕获需求。 10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述可调一级唇罩(2)配合压缩锥激波移动，具体为：当进气道需求的流量系数大时，向前平移可调一级唇罩(2)以贴近压缩锥激波，当进气道需求的流量系数小时，向后平移可调一级唇罩(2)以远离压缩锥激波。