[发明专利]一种具有中间控制截面的内鼓包S弯进气道及方法

说明书

本发明一种具有中间控制截面的内鼓包S弯进气道及方法，属于飞行器技术领域；包括进气道第一S弯段和进气道第二S弯段，两者的交界面为中间控制截面；中间控制截面作为第一S弯段的出口，同时作为第二S弯段的入口；中间控制截面呈内凹形，由上、下、左、右四段相切的圆弧组成，其中上、下两段圆弧具有相同的圆心和圆心角，圆心位于截面上方；中间控制截面的上段圆弧向进气道中心线下凹，使得进气道上方内表面与中间控制截面相对应位置形成内鼓包结构。本发明引入内鼓包结构，通过中间控制截面使得气流在管道内部发生两次反向偏转，实现了对进气道内部部件及压气机叶片的全方位遮挡，使得进气道在进出口面中心偏距较小时具有较好的雷达隐身性能。

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种具有中间控制截面的内鼓包S弯进气道及方法。

背景技术

S形进气道因其良好的隐身性能被广泛应用于军用飞机和无人机，其紧凑、弯曲的管道外形也使其易于安装和一体化外形设计。这种S形的航空发动机进气道可以实现对发动机内部部件的遮挡，有效地增加了进气道内电磁波的反弹次数，减弱了雷达回波信号，但也会对流场的均匀性带来不利影响。实验和数值模拟都证明了S形进气道曲率的剧烈变化会在进气道出口处造成显著的压力损失和严重的流动畸变，从而降低了推进效率。

目前S弯进气道主要分为单S弯进气道和双S弯进气道。其中单S弯进气道容易受到机身尺寸影响，使得进气道进出口面中心偏距较小，在俯视时可直接照射到压气机叶片，从而无法有效地对进气道内部部件及压气机叶片进行遮挡，在个别探测角度下其前向雷达隐身特性无法满足设计要求。文章“不同进口的双S弯进气道气动及雷达特性研究”，出版于“计算机仿真,2018,35(05):35-39”，提出的双S弯进气道则可以在较小中心偏距下，利用管道两次反向偏转实现对压气机叶片全方位遮挡。但常规的双S弯进气道在第一S弯与第二S弯交界面处形状为自由拉伸形状，无法对交界面形状进行参数化设计和优化设计。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有中间控制截面的内鼓包S弯进气道及方法，通过中间控制截面的引入，在保证进气道气动性能的前提下，解决了单S弯进气道在进出口面中心偏距较小时某些入射角度雷达隐身特性不满足设计需求的问题，同时解决了传统双S弯进气道中间控制截面无法参数化设计的问题。

本发明的技术方案是：一种具有中间控制截面的内鼓包S弯进气道，包括进气道第一S弯段和进气道第二S弯段，两者之间光滑连接；其特征在于：所述进气道第一S弯段和进气道第二S弯段的交界面为中间控制截面；所述中间控制截面作为第一S弯段的出口，同时作为第二S弯段的入口；

所述中间控制截面呈内凹形，由上、下、左、右四段相切的圆弧组成，其中上、下两段圆弧具有相同的圆心和圆心角，圆心位于截面上方；左、右两侧圆弧中心角为180°，形状尺寸相同，并且分别与上、下两段圆弧相切；所述中间控制截面的上段圆弧向进气道中心线下凹，使得进气道上方内表面与中间控制截面相对应位置形成内鼓包结构。

本发明的进一步技术方案是：所述进气道第一S弯段入口为进气道喉道，出口为中间控制截面，气流在第一S弯管道内偏离轴向向下偏转，并在出口处恢复至轴向方向；所述进气道第二S弯段入口为中间控制截面，出口为进气道出口，与压气机入口相连，气流在第二S弯管道内偏离轴向向上偏转，并在出口处恢复至轴向方向。

本发明的进一步技术方案是：所述第一S弯段和第二S弯段的中心线在中间控制截面处相切，且斜率均为0。

本发明的进一步技术方案是：所述中间控制截面的上、下两段圆弧中心角取值为40°～70°之间。

本发明的进一步技术方案是：所述进气道第一S弯段与第二S弯段型面根据进出口面形状以及中心线变化规律，通过UG或CATIA等三维建模软件直接扫掠生成，或采用基于曲率控制的方法生成中间多个截面的形状，进而生成所述进气道第一S弯段和进气道第二S弯段型面。