[发明专利]一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道

说明书

本发明公开了一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道，该进气道外压段由两级压缩面组成，进气道喉道的下壁面通过铰链与涡轮发动机流道下壁面连接，且其可上下平行移动。涡轮发动机流道下壁面通过铰链与下游扩压器连接，其可绕铰链转动。其中，第二级压缩面通过一根连杆与连杆/丝杆连接件连接，喉道段通过两根连杆与同一连杆/丝杆连接件连接，喉道段、两根连杆及连杆/丝杆连接件组成平行四边形连杆机构，实现喉道段位置的上下移动，并且在移动过程中保持水平，丝杆通过一个电机控制其沿竖直方向运动，从而实现了采用单一变量对进气道的第二级压缩面几何角度和喉道高度两个几何参数多自由度的控制。

技术领域

本发明涉及一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道，属于组合动力进气道设计技术领域。

背景技术

国家提出空天一体化的战略，意味着未来空中优势的争夺将逐渐转变成空天优势的争夺。空天飞行器以其独有的作战优势，正受到世界各强国的广泛关注。组合动力推进系统综合了不同推进系统的优势，可满足未来空天飞行器的宽飞行包线的需求。目前常见的组合动力推进系统主要有火箭基组合循环(RBCC)和涡轮基组合循环(TBCC)。其中涡轮基组合循环推进系统具有可重复使用、成本低、安全性高等特点，是未来空天飞行器推进系统重要的选择之一。

TBCC推进系统依靠两个不同工作模式的发动机完成从地面起飞，加速至超声速飞行，历经亚声速、跨声速、超声速直至加速至Ma4+。在整个工作过程中进气系统对整个推进系统的性能起着关键性作用，制约着整个推进系统功能的发挥和性能的提高。改进进气系统的气动性能和不同飞行状态下的适用性被国际上确定为发展TBCC发动机的关键技术之一。由此可见，TBCC进气道不同于其他普通航空发动机的进气道，它要在非常宽广的飞行范围内以及飞行工况多变的条件下向TBCC推进系统提供高品质的流场，这就要求进气道在整个飞行过程中通过改变自身的形状来适应飞行状态的变化，如果进气道不能正常工作，TBCC推进系统的效率将大大降低，以致不能正常工作。

为了使TBCC推进系统在不同的飞行状态下都能正常高效的工作，发展一种变几何进气道与TBCC推进系统相匹配是十分必要的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道，满足进气道在宽速域范围内能正常工作且满足气动性能要求，组合动力进气道型面需要根据不同的来流条件进行调节。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道，其特征是，包括依次连接的进气道外压段、进气道喉道和涡轮发动机流道；

所述进气道外压段包括相互铰链的第一级压缩面和第二级压缩面；所述进气道喉道的下壁面通过铰链与涡轮发动机流道的下壁面的一端连接，涡轮发动机流道的下壁面另一端通过铰链连接有涡轮发动机流道扩压器；所述进气道喉道的底部设置有垂直升降的升降结构。

前述的一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道，其特征是，所述升降结构包括喉道连杆、第二级压缩面连杆、依次连接的连接件、电机和丝杆；所述喉道连杆、第二级压缩面连杆的底部均位于连接件上；所述喉道连杆的顶部与进气道喉道的下壁面相连接；所述第二级压缩面连杆与第二级压缩面的端部相连接；所述丝杆通过电机沿竖直方向运动。

前述的一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道，其特征是，所述喉道连杆设置有两根；所述喉道下壁面、两根喉道连杆和连接件组成平行四边形连杆机构。

前述的一种多自由度单变量控制组合动力可调进气道，其特征是，所述涡轮发动机流道的下壁面的正上方设置有模态转换装置；所述模态转换装置包括驱动电机、连接杆、调节块和连接槽；所述调节块安装在连接槽上；所述驱动电机通过连接杆与调节块的顶部连接；所述调节块一端与涡轮发动机流道扩压器相连接，另一端与涡轮发动机流道的下壁面的距离通过驱动电机调节。