[发明专利]轴对称可调进气道中心锥体附面层吸除结构

说明书

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种轴对称可调进气道中心锥体附面层吸除结构。所述结构中，中心锥安置在中心锥杆上，可沿轴线方向前后滑动；中心锥杆由中空支板固定在外壳上；整个进气道流道分割为主流道、支板空腔、中心锥杆空腔、吸除腔和作动机构腔；工作过程中，当来流空气进入进气道后，附面层将顺次经过附面层吸除孔、吸除腔、导流孔、中心锥杆空腔以及支板空腔，最后在出口处排入大气。本发明解决了轴对称可调进气道中心锥处附面层气体导出的困难，吸除腔的设计，可以自然的将从中心锥尾部与中心锥杆间空隙进入的高温空气排出大气，无需设计专门的密封结构或进行采用紧密配合工艺的加工，大大降低了加工精度和成本。

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种轴对称可调进气道中心锥体附面层吸除结构。

背景技术

进气道承担着对来流空气捕获、压缩和整流的作用，是吸气式发动机的关键部件之一。空天飞行器飞行包线极宽，为综合各类推进系统的优势，往往需要采用组合动力发动机。不同飞行马赫数下，组合发动机对进气道压缩量的需求差异极大：按照高马赫数设计的进气道内收缩比较大，在低马赫数下容易发生不起动问题；而按照低马赫数设计的进气道总收缩比较小，在高马赫数下的临界总压恢复系数极低，难以满足组合发动机的工作需要，因此常常需要采用几何可调设计。

如图1所示，轴对称可调进气道是一种典型的可调进气道，通过中心锥的前后平移来改变捕获面积和喉道面积，进而实现对总收缩比的大范围调节。图中101、102分别表示中心锥体前后平移的两个位置。

图2给出了该类进气道压缩段的典型流场分布：该类进气道外压缩量有限，中心锥201前尖发出的锥尖激波202较弱，唇口板203前缘发出的唇口激波204较强；而中心锥附面层206发展比较充分，唇口激波204很容易在进气道肩部诱发边界层分离205，容易可能导致进气道出现不起动或流场不稳定等恶劣情况。

为了消除唇口激波诱发的壁面分离，对附面层进行吸除是一种常见的手段。由于附面层所在的中心锥被主流道包围，因此只能设计专门的吸除通道将吸除气流通过中心锥支板内部的空腔排入大气。对于轴对称可调进气道而言，若采用专门的吸气管道设计，则需要采用高弹性耐热材料，以适应中心锥前后运动而产生的几何长度变化。

此外，来流空气总温会随着飞行马赫数的增加而快速提高，可调进气道需要采取措施隔离来流空气以保护内部的作动机构。

国外成功应用的宽域轴对称可调进气道很少，也通常会在中心锥肩部同样采用了附面层吸除措施，但其内部结构并未公布，仅能从其原理图上看出所吸除的附面层气流同样经由中心锥支板内的空腔排入大气。

结合图3，采用导气管路将中心锥附面层吸除气流导入中心锥支板空腔的结构方案仅适用于型面固定的轴对称进气道。若用于可调进气道，则管路必须采用高弹性耐高温材料，实现难度较大，且运动距离受材料弹性的限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种轴对称可调进气道中心锥附面层吸除结构方案，在中心锥位置改变后，均可顺畅的将所吸除的中心锥附面层气流导入大气，具有结构简单、成本低廉等优点。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种轴对称可调进气道中心锥体附面层吸除结构，所述轴对称可调进气道的主体结构包括：中心锥1、中心锥杆3和外壳5；

所述中心锥1安置在中心锥杆3上，可沿轴线方向前后滑动；所述中心锥杆3由若干中空的支板6固定在外壳5上；整个进气道流道由以上结构分割为主流道8、支板空腔9、中心锥杆空腔10、吸除腔11和作动机构腔13多个空间；

其中，所述主流道8介于中心锥1、中心锥杆3与外壳5之间；