[发明专利]气动式/机械式组合调节的马赫数0-7级组合发动机进气道

说明书

本发明公开了一种气动式/机械式组合调节的马赫数0‑7级组合发动机进气道。主要是由高速通道、低速通道、机械式变几何组件、气动式激波调节组件组成。在低速模态下，采用机械式变几何组件对进气道喉道面积和内收缩比进行调节，保证了进气道的低马赫数起动性能和高马赫数压缩性能；在高速模态下，利用气动式激波调节组件调节前体激波的位置，使其保持封口状态，在宽马赫数范围内显著提高了进气道的流量系数和工作性能。本发明提供的气动式/机械式组合调节方案能够分别对进气道的压缩量和前体激波位置连续调节，保证了此型组合发动机进气道可以在宽泛的马赫数范围内有效工作，并获得较好的气动性能。

技术领域

本发明涉及飞行器设计领域，尤其是一种组合发动机进气道。

背景技术

吸气式组合发动机具有工作范围广、可靠性高、可重复使用、可水平起降及高比冲等诸多优点，成为高超声速飞行器的理想动力装置。进气道作为吸气式组合发动机推进系统的重要组成部分，不仅要在宽马赫数范围内高效地向发动机提供一定压力、温度和流量的空气，还要肩负着工作模态转换、出口流场均匀性调节以及隔离上下游扰动等功能。为此，该类进气道的宽马赫数范围工作性能是发展吸气式组合发动机的关键技术之一。

吸气式组合发动机进气道要在非常宽广的飞行范围内以及飞行工况多变的条件下向发动机提供稳定优良的气流，这就要求进气道在整个飞行过程中采取一些有效的调节方法来适应飞行状态的变化。传统的吸气式组合发动机进气道调节方法是采用机械式变几何调节方式，包括转动/伸缩唇罩、可调斜板、中心锥平移以及复合的机械式变几何方法，上述调节方法能够对进气道的口部波系和收缩比进行调节，可在一定的马赫数范围内获得较高的流量系数及总压恢复性能，但单一的机械式调节方法若应用到更宽的马赫数范围不仅会显著增加调节组件的重量、调节机构的复杂性以及调节组件的同步控制难度，还存在热防护、封严困难等问题，大大降低了机械式调节机构在高马赫数工况下的可靠性和适用性。近些年，有学者提出了一些气动式调节方法，包括(1)二次流前体自循环超声速/高超声速进气道前体激波系的整体重构方法、(2)前体-内通道循环超声速/高超声速进气道前体激波系的整体重构方法、(3)同级压缩面二次流自循环气动式可调进气道及控制方法。气动式调节方法(1)和(2)需要分别从下游的压缩面和下游的内通道引气用以调节上游前体激波的位置，保证前体激波封口，所以需要增设狭长的引气管路、节流阀以及密封装置，这不仅增加了进气道的重量、占用了较大有效利用空间而且还会对进气道起动性能和耐反压能力带来不利影响；而方法(3)尽管采用了同级压缩面引气，避免了前两种调节方法的缺陷，但却只能针对某一个特定的马赫数进行调节，无法实现无极调节，因此无法保证进气道在其它马赫数工况下的工作性能。此外，上述单一的气动式调节方法仅能对进气道的前体波系进行调整和重构，所以只能对进气道的流量系数、总压恢复、流场均匀性进行调节，无法提高进气道的自起动能力和压缩性能。

为此，需要发展一种新的组合发动机进气道调节方案，既能解决单一的机械式调节在高马赫数工况下可靠性低的问题，又能避免传统的气动式调节存在的上述诸多缺陷，从而能够保证组合发动机进气道可以在宽泛的马赫数范围内有效工作，并获得较好的气动性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种气动式/机械式组合调节的马赫数0-7级组合发动机进气道，可提高组合发动机进气道的低马赫数起动能力和高马赫数压缩性能，在宽马赫数范围内显著提高进气道的流量系数和工作性能。

本发明还提供了上述组合发动机进气道的控制方法的技术方案。

为了达到上述目的，本发明气动式/机械式组合调节的马赫数0-7级组合发动机进气道采用的技术方案如下：