[发明专利]一种可调流道冲压发动机及设计、调节方法

说明书

本发明提出一种可调流道冲压发动机及设计、调节方法，包括进气道、燃烧室和喷管，燃烧室内安装固定隔板，将燃烧室流道分隔成共用流道和第二流道；进气道压缩面一侧安装可调部件，可调部件可在进气道内转动，通过调整可调部件的位置，实现发动机流道变化。本发明在燃烧室中安装固定隔板、在进气道内安装可调部件，通过调节可调部件位置实现发动机流道可调，无需通过设置喷管可调装置，就可达到了同时调整进气道喉道和燃烧室热力喉道的效果。

技术领域

本发明涉及一种可调流道冲压发动机及设计、调节方法，属于冲压发动机技术领域。

背景技术

冲压发动机在不同的飞行马赫数下工作对应的最佳流道是不同的，固定几何流道冲压发动机工作马赫数过大发动机性能将急剧降低，工作马赫数过小发动机将面临极大溢流和不起动风险，适宜工作的马赫数范围较窄。拓宽冲压发动机工作马赫数范围、提高发动机性能最根本的途径是实现发动机流道可调，使发动机在不同飞行马赫数下工作时流道都能够与来流条件良好匹配。要实现发动机流道的完全柔性可调使发动机在不同马赫数下工作流道都达到最佳几乎是不可能的，工程中主要是对某个发动机部件局部进行调节，可调进气道和可调喷管是目前比较常用的两种技术手段。

可调进气道技术是通过对进气道局部进行调节来提高进气道的性能，进而使发动机总体性能获得提升。如图1所示，在进气道中安装可调隔板，通过调节隔板使进气道流道面积改变。

可调喷管又分为喷管喉道可调和喷管出口面积可调，喷管喉道可调技术通过调节喷管喉道面积大小改变燃烧室压力，进而使燃烧室和进气道实现更好的工作匹配，发动机总体性能获得提升。喷管出口面积可调技术通过改变喷管膨胀比使气流在喷管内的膨胀加速处在最佳状态来提升发动机推力性能。

理论上同时采用进气道可调技术、喷管喉道可调技术、喷管出口面积可调技术发动机性能更好，但多部件可调系统太过复杂，工程上实现起来技术难度很大。进气道相对燃烧室和喷管来说工作温度要低一些，进气道可调技术面临的结构实现难度相对要小一些，但单纯采用进气道可调技术对发动机性能提升幅度有限。喷管喉道可调技术通过喷管喉道面积大小调整使燃烧室和进气道实现更好的工作匹配，该技术在亚燃冲压发动机以及涡喷、涡扇等航空发动机上都有应用，但随着冲压发动机工作马赫数升高，发动机燃烧室需要油冷，喷管喉道可调使发动机热防护、密封等变得非常困难，结构上很难实现。喷管出口面积可调技术需要在较大空间范围内进行调整，受飞行器或发动机结构尺寸的限制，加上其本身对发动机性能提有限，在工程上一般不被使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种发动机性能提升效果好、对热防护、密封无特殊要求、结构简单、易于实现的可调流道冲压发动机及设计、调节方法。

本发明的技术解决方案：一种可调流道冲压发动机，包括进气道、燃烧室和喷管，所述的燃烧室内安装固定隔板，将燃烧室流道分隔成共用流道和第二流道；所述进气道压缩面一侧安装可调部件，可调部件可在进气道内转动，通过调整可调部件的位置，实现发动机流道变化。

一种可调流道冲压发动机设计方法，通过以下步骤实现：

第一步，设计进气道、燃烧室和喷管；

第二步，确定固定隔板和可调部件的安装位置，

所述的固定隔板的安装位置包括固定隔板起始、终止位置及固定隔板分割流道位置，所述的可调部件的安装位置是指可调部件在进气道中的安装位置；

第三步，根据第二步确定的固定隔板和可调部件的安装位置，在进气道内安装可调部件，在燃烧室内安装固定隔板。

一种可调流道调节方法，根据发动机工作马赫数范围不同，调节可调部件的位置处于位置A或位置B，当发动机工作在较高马赫数范围时，可调部件处于位置A，采用单流道模式，当发动机工作在较低马赫数范围时，可调部件处于位置B，采用双流道模式。

本发明与现有技术相比的有益效果：