[发明专利]用于高超声速升力体飞行器的动力转接方法和飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及用于高超声速升力体飞行器的动力转接方法和实现所述方法的一种飞 行器，特别是一种助推全程通流、气动力特性变化小、无转动部件、结构简单的适合 在以超燃冲压发动机为主要动力的高超声速升力体飞行器上使用的动力转接方法和飞 行器。

背景技术

高超声速技术是国际航空航天界的研究热点。目前，世界各国所发展的吸气式高 超声速飞行器大多以超燃冲压发动机为主要动力，并采用升力体的气动布局方式。由 于超燃冲压发动机的工作马赫数范围在4.0以上，为此往往需要采用火箭或其它形式的 动力进行助推加速。在助推加速段，超燃冲压发动机不工作，而当飞行马赫数在4.0 以上时，助推级停止工作或与飞行器分离，超燃冲压发动机开始点火工作，此即所谓 的动力转接过程。

已有研究中，升力体飞行器均采用了助推全程内流道封闭的动力转接方案，如美 国的X-43A实验飞行器、法国的Promethee飞行器等。如图1a和图1b所示，该类方 案的特点是：设置转动机构和转动部件(如可转动的进气道唇罩、可转动的前体压缩 面)，在助推段该转动部件处于上限位置，刚好将发动机内流道的入口完全封堵，飞行 器前体捕获的气流均不进入内流道，而当超燃冲压发动机工作时，转动机构带动转动 部件到达下限位置，内流道进口完全开启，飞行器前体捕获的气流全部转入发动机内。 由于涉及到对飞行前体捕获的全部气流的操纵，该类动力转接方案不仅仅转动机构驱 动功率大，且存在动力转接过程中全机气动力特性变化剧烈，难以依靠舵面配平的致 命缺陷。例如，对于某升力体飞行器，若采用转动进气道唇罩的方式进行动力转接， 当内流道由关闭向开启过渡时，飞行器的全机阻力系数下降45％，升力系数下降65％， 俯仰力矩系数下降0.016，而在5°舵偏范围内水平尾翼对飞行器俯仰力矩系数的控制能 力仅0.008。为此，在上述动力转接过程中飞行器无法依靠舵面来保持平衡。在X-43A 实验飞行器上，为了解决这一矛盾，特地在飞行器头部设置了390公斤的配重，其目 的是使飞行器的重心尽量前移并向发动机内流道入口靠拢，以降低发动机入口气流整 体偏转所导致的反作用力矩。显然，这一措施所付出的代价在未来具有工程实用意义 的升力体飞行器上是无法接受的。

发明内容

发明目的：本发明为了解决现有升力体飞行器动力转接方案中气动力变化剧烈、 难以通过舵面配平，以及转动部件驱动功率大等不足，本发明提供一种用于高超声速 升力体飞行器的动力转接方法和实现该方法的飞行器。

技术方案：本发明提供了用于高超声速升力体飞行器的动力转接方法，所述动力 转接方法在飞行器的助推过程中，外界空气从飞行器的内流道进口进入后，控制部分 空气从飞行器的内流道出口排出，控制另一部分空气在内流道进口段以固定的倾角向 下方排出。

本发明还提供了实现所述动力转接方法的高超声速升力体飞行器，包括飞行器本 体、唇罩板、发动机舱、助推器和尾翼，所述飞行器本体与唇罩板之间为空气流通的 内流道，所述唇罩板分为固定式唇罩板以及可水平移动的滑动式唇罩板，所述固定式 唇罩板和滑动式唇罩板上分别设置有一组间隔排列的缝隙；所述固定式唇罩板的缝隙 和滑动式唇罩板的缝隙相对时，流入内流道的部分空气经由固定式唇罩板和滑动式唇 罩板上的缝隙形成的泄流缝排出；所述固定式唇罩板的缝隙和滑动式唇罩板的缝隙相 错时，唇罩板密闭。

本发明中，优选地，所述固定式唇罩板和滑动式唇罩板的缝隙与与飞行器轴线方 向的夹角为20°～60°。

本发明中，所述固定式唇罩板和滑动式唇罩板的缝隙为等间距分布。

本发明中，优选地，所述固定式唇罩板和滑动式唇罩板的缝隙数量各为3～10条。

本发明中，包括一步进电机，所述滑动式唇罩板与所述步进电机的输出轴连接， 从而控制滑动式唇罩板沿固定式唇罩板平面水平滑动。所述步进电机与固定式唇罩板 固定连接。当然，也可以将步进电机设置在发动机的支板内。

本发明中，所述电机为直线电机，从而实现控制滑动式唇罩板紧紧贴合固定式唇 罩板水平移动。