[发明专利]一种轴对称跨介质水空两栖航行器动力系统匹配设计方法

权利要求书

1.一种轴对称跨介质水空两栖航行器动力系统匹配设计方法，所述动力系统沿着内流道方向包括依次连通的入口面，进口渐缩段，水平等直段，后渐缩段，喉道，其中，

在所述进口渐缩段和所述水平等直段交界处设置有前电机安装位，所述前电机安装位设置有前电机，所述前电机连接有第一螺旋桨，在所述后渐缩段内设置有后电机安装位，所述后电机安装位设置有后电机，所述后电机连接有与所述第一螺旋桨相同型号的第二螺旋桨，所述第一螺旋桨和第二螺旋桨设置在所述水平等直段内部；

所述动力系统为绕两栖航行器典型型线的中轴线旋转而成的轴对称式，并且所述前电机安装位和所述后电机安装位相对所述水平等直段的中垂线对称；

其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：

步骤S1、选定第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的型号，根据选定的型号，确定螺旋桨的桨径D、中心处厚度ζ，以及相匹配的所述前电机以及所述后电机的电机外径d；

步骤S2、根据步骤S1中确定的桨径D以及电机外径d，求出实际过流面积S₀，再根据实际过流面积S₀，确定喉道直径D₀；

步骤S3、根据步骤S2中确定的实际过流面积S₀和步骤S1中确定的电机外径d，确定所述水平等直段的直径D_水平；

步骤S4、根据步骤S3中确定的直径D_水平，确定所述水平等直段的内壁至相邻侧前电机安装位外壁的距离R1以及相邻侧后电机安装位外壁的距离R₂；

步骤S5、根据步骤S1中确定的螺旋桨中心处厚度ζ，得出水平等直段长度L,表达式为：L＝k₃*ζ；

公式中，k₃表示长度系数，该系数的取值范围为6.9～9.5；

步骤S6、根据步骤S2中确定的实际过流面积S₀以及前电机位外径D₁，求出航行器主体在入口截面处对应的直径d₃，入口面外径为D₃以及入口面外侧距航行器外表面的竖直距离R₃。

2.根据权利要求1所述的一种轴对称跨介质水空两栖航行器动力系统匹配设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤201、根据所述电机外径d确定所述前电机安装位和所述后电机安装位的电机安装位外径，表达式为：

D₁＝k₁*d

公式中，k₁表示材料系数，该系统的取值范围为：1.13～1.27，d表示电机外径；

步骤202、根据电机安装位外径D₁，计算出有效桨面积S，表达式为：

公式中，D₁表示电机安装位的外径，D表示桨径；

步骤203、根据有效桨面积S，计算喉道直径D₀，表达式为：

S₀＝k₂*S

公式组中，k₂表示为面积补偿系数，该系数的取值范围：1.03～1.10，S表示为有效桨面积，S₀表示为实际过流面积。

3.根据权利要求2所述的一种轴对称跨介质水空两栖航行器动力系统匹配设计方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

步骤301、根据电机安装位外径D₁，求出后电机安装位迎风面积S₁，表达式为：

步骤302、根据所述后电机安装位迎风面积S₁以及实际过流面积S₀，求出水平等直段面积S_水平，表达式为：

步骤303、根据所述水平等直段面积S_水平，得出所述水平等直段的直径D_水平，表达式为：

公式中，D表示为桨径，k₂表示为面积补偿系数，该系数的取值范围：1.03～1.10，k₁表示为材料系数，该系统的取值范围为：1.13～1.27，d表示电机外径。