[发明专利]一种模态转换联合变几何调节的内并联型进气道及控制方法

说明书

本发明公开了一种模态转换联合变几何调节的内并联型进气道，包括高速通道、低速通道、模态转换组件、变几何组件及电机作动组件。进气道处于低速模态，此时变几何组件对进气道喉道面积和内收缩比进行调节，保证了进气道的低马赫数起动性能；当飞行马赫数处于模态转换马赫数范围时，模态转换组件和变几何组件同时工作，实现了模态转换过程与变几何调节过程的同时进行；当进气道处于高速模态，此时模态转换组件联合变几何组件对进气道的喉道面积及内收缩比进行调节，保证了进气道在高马赫数下的压缩性能。本发明还提供了该进气道的控制方法。

技术领域

本发明涉及飞行器设计领域，尤其是一种组合发动机进气道。

背景技术

吸气式组合发动机具有工作范围广、可靠性高、可重复使用、可水平起降及高比冲等诸多优点，成为高超声速飞行器的理想动力装置。进气道作为吸气式组合发动机推进系统的重要组成部分，不仅要在宽马赫数范围内高效地向发动机提供一定压力、温度和流量的空气，还要肩负着工作模态转换、出口流场均匀性调节以及隔离上下游扰动等功能。为此，该类进气道的宽马赫数范围工作性能是发展吸气式组合发动机的关键技术之一。

TBCC进气道是最为常见的一种组合发动机进气道，该类进气道由两个流道构成，分别对应发动机的涡轮工作模态和冲压工作模态。出于设计便捷、结构简单、易于实现模态转换等角度的考虑，设计者大多将二元进气道应用于TBCC发动机。根据涡轮模块和冲压模块布局方式和相对位置的不同，二元TBCC进气道可分为并联式和串联式，其中并联式还可以进一步细分为外并联式和内并联式。由于二元TBCC进气道的内通道型面是由二维平面曲线沿展向简单拉伸而成，因此在实现发动机模态转换时，只需要在进气道前体或者内部布置一个二元分流板，令其以展向为轴作定轴转动，便可以起到模态选择阀的作用，从而实现流道的开关切换和发动机工作模态的转换。

TBCC进气道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发动机提供稳定优良的气流，这就要求进气道在整个飞行过程中采取一些有效的调节方法来适应飞行状态的变化。传统的TBCC进气道调节方法是采用变几何调节方式，包括转动/伸缩唇罩、可调斜板、中心锥平移以及复合的机械式变几何方法，上述调节方法能够对进气道的口部波系和收缩比进行调节，有效的改善进气道的性能。上述变几何调节方式通常需要一套单独的调节组件，根据不同的飞行条件对进气道进行控制。而模态转换过程也需要一套作动机构对模态转换进行控制。这样以来需要两套作动机构，不仅会显著增加作动机构的重量、作动机构的复杂性以及作动机构的控制难度，还存在热防护、封严困难等问题。

发明内容

发明目的：为解决上述问题，本发明提供一种模态转换联合变几何调节的内并联型进气道，该进气道用一套作动机构来同时控制变几何调节和模态转换过程，减轻了作动机构的重量。由于作动机构的简化，同时也降低了作动机构的控制难度。可提高组合发动机进气道的低马赫数起动能力和高马赫数压缩性能，在宽马赫数范围内显著提高进气道的流量系数和工作性能。

本发明还提供了上述内并联型进气道的控制方法。

为达上述目的，本发明可采用如下技术方案：