[发明专利]一种可减弱地面涡的工艺进气道及其设计方法

说明书

本发明公开了一种可减弱地面涡的工艺进气道及其设计方法，该工艺进气道包括可变型面导流盆和进气道直段，所述可变型面导流盆和进气道直段固定连接；所述可变型面导流盆包括第一导流盆和第二导流盆，所述第一导流盆为等型面结构，其型面为超椭圆方程；所述第二导流盆为变型面结构，其型面为超椭圆方程；所述第一导流盆和第二导流盆相连接的型面处为相切约束。减弱地面涡强度、实现最大的进气道流量系数、最大的进气道出口总压恢复系数、最小的进气道出口周向畸变指数。当在地面试车时，根据地面涡分割线，在没有地面涡的工况下，可以将导流盆替换为固定型面的导流盆以获得更大的流量系数，该设计操作简单方便。

技术领域

本发明涉及发动机试验技术领域，具体地说，涉及一种可减弱地面涡的工艺进气道及其设计方法。

背景技术

航空发动机是飞机的“心脏”，其技术状态是决定飞机战技性能和战备完好率的关键因素，试车台作为承担发动机试验任务的重要设施，在航空发动机全生命周期中起着举足轻重的作用。随着发动机试验科目与使用环境的不断拓展，就迫切的要求建立一种能够满足各种场景下试车任务的试车台。其中试车台的好坏因素，大部分由进气道决定。而进气道性能的好坏，取决于导流盆的型面设计是否能够满足最大的进气道流量系数、最大的进气道出口总压恢复系数、最小的进气道出口周向畸变指数的要求。

为了便于外场转运、安装等操作，试车台一般将发动机中心离地高度(简称标高)降低到人员可以直接可以操作的高度，此类试车台标高一般小于3D。不难想象，有限离地高度引起的非宽广自由流动进气，可影响发动机试车台性能的准确评估，加之外场风速等条件，有可能产生畸变，随时威胁着发动机的安全。实际上，自喷气飞机问世以来，地面效应问题一直伴随着发动机，并随着发动机推力的增加问题越来越明显。因此，研究并避免地面涡的产生，逐渐成为航空发动机试验领域的热点课题，设计一种可减弱地面涡的试车台工艺进气道显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种可减弱地面涡的工艺进气道及其设计方法。通过对导流盆进行变型面设计，在最大程度上保证了较大的进气道流量系数的前提下，在导流两盆靠近地面的部分对型面进行优化设计，显著的减小了地面涡的强度，从而提高了进气道的效率。

为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种可减弱地面涡的工艺进气道，包括可变型面导流盆和进气道直段，所述可变型面导流盆和进气道直段固定连接；

所述可变型面导流盆包括第一导流盆和第二导流盆，所述第一导流盆为等型面结构，其型面为超椭圆方程；所述第二导流盆为变型面结构，其型面为超椭圆方程；所述第一导流盆和第二导流盆相连接的型面处为相切约束。

作为本发明的进一步改进，所述第一导流盆的等型面在对称面处与水平方向作相切约束。

作为本发明的进一步改进，所述第二导流盆的变型面分为若干个型面，每个型面对应着不同的超椭圆方程，第二导流盆在对称面处与水平方向作相切约束。

作为本发明的进一步改进，所述导流盆的唇口边形成的平面与进气道轴向垂直。

作为本发明的进一步改进，所述可变型面导流盆的导流盆安装边和进气道直段的进气道直段安装边通过螺栓紧密连接。

作为本发明的进一步改进，导流盆安装边上的导流盆安装边孔为螺纹孔，进气道直段安装边上的进气道直段安装边孔为通孔。

一种可减弱地面涡的工艺进气道的设计方法，包括以下步骤：

确定固定型面的第一导流盆的超椭圆型面参数；

确定变型面的第二导流盆的超椭圆型面参数；

确定导流盆安装边螺纹孔参数，确定进气道直段通孔参数；

得到进气道的半模设计参数，将得到的半模设计参数通过对称面得到全模设计，并在对称面处作相切光滑性约束。