三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構制造技術

本發明專利技術專利公開了三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構，具體涉及超聲速飛行器動力技術領域。包括一級軸對稱壓縮段、二級軸對稱壓縮段和外壁殼體，所述一級軸對稱壓縮段和二級軸對稱壓縮段連接組成等熵壓縮式進氣道的旋轉結構；所述外壁殼體采用特定空間曲線布局設計，所述外壁殼體單獨構成整個進氣道的外流道靜子結構。采用本發明專利技術技術方案解決了現有的進氣道壓縮效率低，結構復雜，重量大，工藝難度高，操作不方便的問題，可滿足進氣道流量自適應調控和工作馬赫數較寬較高的需求。控和工作馬赫數較寬較高的需求。控和工作馬赫數較寬較高的需求。

【技術實現步驟摘要】
三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構


[0001]本專利技術涉及超聲速飛行器動力
，特別涉及三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構。

技術介紹

[0002]隨著高速、快速攻擊目標對武器機動性的要求越來越高，促進超聲速飛行器動力裝置的高質量快速發展；其中，進氣道作為超聲速飛行器動力裝置的一個重要部件，其功能是捕獲自由來流并減速增壓，向發動機提供所需的流場，因此進氣道的性能直接決定著發動機的工作性能，其設計技術是超聲速飛行器動力裝置的關鍵技術之一。
[0003]現有超聲速進氣道主要分前后兩段設計，前段采用激波系對氣流進行壓縮，后段采用亞聲速擴壓段設計，從而導致氣流整體損失較大、壓縮效率較低；同時，傳統超聲速的進氣道普遍采用幾何可調軸對稱結構，通過移動中心錐實現喉部幾何可控，達到調節進入進氣道內流量的大小，進而控制進氣道喉道馬赫數。但這種進氣道壓縮效率低，結構復雜，重量大，工藝難度高，操作不方便，不適合用于結構要求簡單、氣動性能要求高、重量要求輕的飛行器動力裝置。因此，設計一種壓縮效率高、構型簡單、可靠性高，且流量自適應調控的進氣道結構，以實現進氣道在較寬馬赫數范圍內具有較優的氣動性能，成為超聲速飛行器動力迫切需要解決的瓶頸技術。

技術實現思路

[0004]本專利技術意在提供三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構，解決了現有的進氣道壓縮效率低，結構復雜，重量大，工藝難度高，操作不方便的問題。
[0005]為了達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構，包括一級軸對稱壓縮段、二級軸對稱壓縮段和外壁殼體，所述一級軸對稱壓縮段和二級軸對稱壓縮段連接組成等熵壓縮式進氣道的旋轉結構；所述外壁殼體采用特定空間曲線布局設計，所述外壁殼體單獨構成整個進氣道的外流道靜子結構。
[0006]進一步的，所述一級軸對稱壓縮段由軸對稱錐形等熵壓縮曲面體和設置在曲面體上的周向防轉孔組成；所述二級軸對稱壓縮段由軸對稱錐形等熵壓縮延伸段、第一周向定位孔和旋轉傳扭矩形花鍵組成，所述等熵壓縮曲面體和等熵壓縮延伸段通過第一定位塊和第二定位塊連接成一體，所述周向防轉孔和第一周向定位孔通過銷軸定位連接，所述旋轉傳扭矩形花鍵與驅動器連接。
[0007]進一步的，所述外壁殼體由唇罩和第二周向定位孔組成，所述唇罩的外型面與軸線成7
°
夾角，所述唇罩的內型面采用二次曲線構造；所述唇罩的后段布置附面抽吸孔；所述外壁殼體通過第二周向定位孔與上級零件定位約束。
[0008]與現有技術相比，本方案的有益效果：
[0009]1、本三維旋轉等熵壓縮式進氣道壓縮效率高、構型簡單、操作簡單、流量自適應可調，能滿足超聲速飛行器動力對進氣道氣動性能和結構強度的需求。
[0010]2、根據某超聲速飛行器動力裝置性能功能和結構強度的評估實例，本三維旋轉等熵壓縮式進氣道有效減少了流動損失和提升了壓縮能力，滿足進氣道流量自適應調控和工作馬赫數較寬較高的需求，故具有較大的工程應用價值。
附圖說明
[0011]圖1是本專利技術三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構的軸測視圖；
[0012]圖2是本專利技術三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構的剖視圖；
[0013]圖3是本實施例中一級軸對稱壓縮段的剖視圖；
[0014]圖4是本實施例中一級軸對稱壓縮段的側視圖；
[0015]圖5是本實施例中二級軸對稱壓縮段的剖視圖；
[0016]圖6是本實施例中二級軸對稱壓縮段的側視圖；
[0017]圖7是本實施例中外壁殼體的側視圖；
[0018]圖8是本實施例中外壁殼體的剖視圖。
具體實施方式
[0019]下面通過具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明：
[0020]說明書附圖中的附圖標記包括：一級軸對稱壓縮段1、二級軸對稱壓縮段2、外壁殼體3、4、周向防轉孔5、第一周向定位孔6、旋轉傳扭矩形花鍵7、第一定位塊8、第二定位塊9、唇罩10、第二周向定位孔11、抽吸孔12。
[0021]實施例
[0022]如附圖1至圖8所示：三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構，包括一級軸對稱壓縮段1、二級軸對稱壓縮段2和外壁殼體3，一級軸對稱壓縮段1和二級軸對稱壓縮段2通過特定的裝配面及軸向、周向定位集成一體，并組成等熵壓縮式進氣道的旋轉結構。一級軸對稱壓縮段1由軸對稱錐形等熵壓縮曲面體和設置在曲面體上的周向防轉孔5組成；二級軸對稱壓縮段2由軸對稱錐形等熵壓縮延伸段、第一周向定位孔6和旋轉傳扭矩形花鍵7組成，等熵壓縮曲面體和等熵壓縮延伸段通過第一定位塊8和第二定位塊9連接成一體，從而組成了進氣道的旋轉結構，周向防轉孔5和第一周向定位孔6通過銷軸定位連接，旋轉傳扭矩形花鍵7與驅動器連接；本方案靠端面摩擦傳遞扭矩和接觸式限位；整個進氣道旋轉結構是通過矩形花鍵與驅動器連接達到傳扭目的。
[0023]外壁殼體3采用特定空間曲線布局設計，外壁殼體3單獨構成整個進氣道的外流道靜子結構。外壁殼體3由唇罩10和第二周向定位孔11組成，唇罩10的外型面與唇罩10的軸線成7
°
夾角，唇罩10的內型面采用二次曲線構造，以實現寬馬赫數范圍內流量捕獲能力；唇罩10的后段布置附面抽吸孔12，用以抽吸大馬赫數下內表面上的附面層，避免流動分離；外壁殼體3通過第二周向定位孔11與上級零件定位約束。
[0024]本方案的設計方法具體包括如下步驟：
[0025]步驟1：以等熵壓縮波壓縮為主，設計出滿足高超聲速壓縮能力、壓縮效率的進氣道壓縮段型面曲線和唇罩10型面曲線；
[0026]步驟2：依據步驟1所得壓縮段和唇罩10的型面曲線，結合空間幾何約束、結構功能需求和強度破裂儲備系數≮1.25要求，布局設計進氣道的空間幾何結構方案。
[0027]步驟3：基于步驟2的進氣道結構方案，設計三維旋轉等熵壓縮式進氣道的詳細結構，首先設計一級軸對稱壓縮段1的結構，壓縮面型線由步驟1確定，只需在滿足強度儲備的基礎上,盡可能減少質量提高工作穩定性，故采用空腔流線型設計方法，其后端面設計3個互成120
°
、厚3.4mm、高4.4mm、長3.6mm的第一定位塊8，用于端面摩擦傳扭和軸向、周向限位，這些幾何參數是通過強度校核循環迭代確定的。
[0028]步驟4：其次設計二級軸對稱壓縮段2結構，壓縮延伸段型線由步驟1確定，結構功能上要求其前端與一級軸對稱壓縮段1端面摩擦傳扭與定位，后端與上級驅動器機械接口定位與傳扭，同時中心要與轉軸徑向配合定心，故前端面設計成3個第二定位塊9和3個第一周向定位孔6，后端面設計成6個互成60
°
寬6.0mm深5.0mm的旋轉傳扭矩形花鍵7。
[0029]步驟5：然后設計外壁殼體3結構，其內型面型線由步驟1已確定，外型面與軸線成7
°
夾角，同時在唇罩10的后段布置兩排φ2.0mm的附面抽吸孔12，用以抽吸大馬赫數下唇罩10內表面上的附面層，避免流動分離，整個外壁殼體3通過第二周向定位孔11與上級零件定位約束。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構，其特征在于：包括一級軸對稱壓縮段、二級軸對稱壓縮段和外壁殼體，所述一級軸對稱壓縮段和二級軸對稱壓縮段連接組成等熵壓縮式進氣道的旋轉結構；所述外壁殼體采用空腔流線型設計，所述外壁殼體單獨構成整個進氣道的外流道靜子結構。2.根據權利要求1所述的三維旋轉等熵壓縮式進氣道結構，其特征在于：所述一級軸對稱壓縮段由軸對稱錐形等熵壓縮曲面體和設置在曲面體上的周向防轉孔組成；所述二級軸對稱壓縮段由軸對稱錐形等熵壓縮延伸段、第一周向定位孔和旋轉傳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李世峰，
申請(專利權)人：中國空氣動力研究與發展中心空天技術研究所，
類型：新型
國別省市：