[发明专利]一种辅助超/高超声速二元进气道起动的涡控可调活门装置

说明书

本发明公开了一种辅助超/高超声速二元进气道起动的涡控可调活门装置，包括：所述主旋转活门底部通过转轴铰接于进气道外压段底壁面上，通过背部角度调节支架实现主旋转活门在进气道外压段底壁面上旋转角度的调节，从而实现进气道内收缩比的调整；所述主旋转活门下部设置有多边形开口，且次滑动活门滑动连接于主旋转活门前部，通过次滑动活门的滑移实现主旋转活门上多边形开口的开度调整。本发明不仅可以通过主活门的灵活旋转实现进气道内收缩比的调节，同时还可通过控制次活门的开度，有效控制进气道的大规模分离涡，从而大大改善进气道的起动性能；不仅适用于开启式进气道起动过程调控，也适合进气道不起动之后的再起动过程的调控。

技术领域

本发明涉及一种辅助超/高超声速二元进气道起动的涡控可调活门装置，属于高超声速进排气技术领域。

背景技术

进气道是吸气式超燃冲压发动机捕获、压缩空气以供燃烧室燃烧的重要部件。发动机要正常工作，进气道必须工作在起动状态。因此，进气道起动是采用超燃冲压发动机为动力的高超声速推进飞行器正常工作的基本前提。

高超声速进气道会因为攻角、侧滑角、燃烧室反压、边界层或者旋涡吞入等各种扰动而不起动。进气道一旦不起动，发动机就不能产生足够的推力、飞行器阻力急剧增加、燃烧室熄火，甚至导致飞行器失去控制而坠毁。因此，必须发展高超声速进气道可靠起动的相关技术，必须不惜一切代价防止进气道不起动、或者在进气道不起动后使其迅速再起动。

目前，主要有抽吸/吹除、加速起动和几何调节等方式使进气道重新起动。这些方式各有其优缺点：

(1)抽吸控制是目前地面试验和飞行试验采用最多的一种流动控制方法，它确实能有效改善进气道的起动性能，但在长时间高热流的恶劣工作环境和机体推进系统一体化设计概念之下，如何将高温低能的附面层排除仍然充满了困难和挑战；

(2)吹除控制最大的优点是可以根据工作情况控制射流强度，具有很强的可控性，但需要额外提供气源和压缩装置；

(3)加速起动，通常对于组合式动力装置，冲压发动机的进气道不起动后，可以采用火箭或涡喷发动机进行加速，但对于内收缩比比较大的高超声速进气道，加速起动必须加速到很高的马赫数才能重新再起动，而且对于内收缩比超过1.67的内收缩进气道，理论上不可能通过加速的方式实现自起动；

(4)几何调节，通过几何调节方式改变内收缩比，使得进气道内收缩比减小，进气道重新起动后再调整进气道几何构型到原来的几何构型。这种方式的缺点是控制系统较复杂，增加了推进系统的重量，增加了系统的复杂性、降低了它的可靠性。

总体上来说，迄今仍然缺少能可靠工作的大尺度高超声速进气道起动控制方法。这些方法都共同面临一个问题：进气道不起动过程和起动过程中，进气道存在大规模分离涡的吞吐现象，大规模分离区的存在加剧了进气道起动的困难。若能在可调活门的基础上，施加有效的分离涡控制措施，则可以大幅度提高进气道的起动性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种辅助超/高超声速二元进气道起动的涡控可调活门装置，通过调节主活门的旋转角度来控制进气道的流量，并通过主活门上开设的次滑动活门开度来控制起动过程中进气道内部的大规模分离涡，从而实现降低进气道起动马赫数、拓宽进气道工作范围、辅助进气道再起动的目的。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种辅助超/高超声速二元进气道起动的涡控可调活门装置，包括布置于进气道外压段的主旋转活门及布置于主旋转活门上的次滑动活门；

其中，所述主旋转活门底部通过转轴铰接于进气道外压段底壁面上，且主旋转活门背部设置有角度调节支架，通过角度调节支架实现主旋转活门在进气道外压段底壁面上旋转角度的调节，从而实现进气道内收缩比的调整；