[发明专利]一种非对称类梯形喷管喉道设计方法

权利要求书

1.一种非对称梯形喷管喉道设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，把非对称梯形喉道中心定为坐标原点，横截面XY平面定为设计面，根据非对称梯形喷管喉道处总压恢复系数、该非对称梯形喷管匹配发动机的原装喷管喉道处总压恢复系数和喉道面积，确定该非对称梯形喷管的喉道面积；

步骤二，以步骤一中确定的喉道中心在XY平面内作直角倒梯形并用二次曲线进行四角修型，初步确定喉道的形状，喉道的多个边与直角倒梯形的内边相切，相切点为非对称类梯形喷管喉道的各顶点；

步骤三，根据非对称喷管在喉道处分布的宽高比、喉道直角梯形斜边倾角，再根据步骤一确定的喉道面积，初步求解直角倒梯形高和上下底边长度；

步骤四，以步骤三确定的直角倒梯形高、上下底边长度为基准，调整步骤二的喉道形状大小，采用面积分区求解，计算各顶点到喉道中心形成的多个三角形的面积之和，再计算相邻顶点间的弓形面积；该弓形面积采用二次曲线控制因子f值的高阶表达式，调整f值参数直到满足喉道面积、宽高比约束；

所述的步骤四中，非对称类梯形喷管喉道面积分区求解需要的基本元素包括，各顶点坐标、各顶点之间线段、各顶点与喉道中心之间线段；详细为：

A、利用非对称类梯形喷管喉道宽高比、非对称类梯形喷管喉道侧斜边倾角、直角倒梯形高、直角倒梯形上底边长度、直角倒梯形下底边长度和几个弓形对应二次曲线f值，计算得到各顶点的坐标；

B、使用各顶点坐标计算得到各顶点之间的线段长度和各顶点到喉道中心的线段长度；

C、以喉道中心做线连接各顶点，相邻的各顶点之间相互做线，将非对称类梯形喷管喉道划分为多个三角形和四个弓形；

D、根据步骤B计算得到的线段长度，计算所有三角形的面积；

E、根据弓形二次曲线f和该弓形所在三角形的面积计算该弓形的面积，依次计算4个弓形面积；

F、将4个弓形面积和三角形面积相加得到非对称类梯形喷管喉道面积；

所述的步骤E的计算方法为：

其中，S₁是第一弓形面积，f₁是第一弓形二次曲线控制因子，S’是第一弓形所在三角形的面积，Oⁿ(f₁)是f₁高阶表达式高阶项；

其余弓形面积的计算方法与第一弓形面积的计算方法相同。

2.根据权利要求1所述的一种非对称梯形喷管喉道设计方法，其特征在于，所述的步骤一中的梯形喉道中心坐标为Q(0,0)，是横截面XY平面的坐标原点，X轴以“向右”为正方向，Y轴“向上”为正方向。

3.根据权利要求1所述的一种非对称梯形喷管喉道设计方法，其特征在于，所述的步骤一中，非对称梯形喷管的喉道面积的计算方式为：

q(Ma_th)·σ_th·A_th＝σ₀·A₀；

其中，σ_th——非对称类梯形喷管喉道处总压恢复系数；

σ₀——发动机原装喷管喉道处总压恢复系数；

A₀——发动机原装喷管喉道面积；

A_th——非对称类梯形喷管喉道面积；

q(Ma_th)——非对称类梯形喷管喉道处流量函数；

Ma_th——非对称类梯形喷管喉道处马赫数。