[发明专利]一种超声速空气引射器

说明书

本发明的目的是针对现有引射器结构固定操作参数偏离设计点时效率低的问题，提供一种超声速空气引射器，包括外壳、调节芯体、支撑装置和环形喷管，外壳包括依次同轴设置的吸入管、收缩管、混合管和扩散管；环形喷管同轴固设在收缩管内且喷嘴朝向混合管；调节芯体为纺锤体形状且与外壳同轴，调节芯体直径最大位置位于扩散管内或位于扩散管与混合管交界位置，调节芯体位于混合管内的部分为混合部，调节芯体与支撑装置滑移固定连接，且滑移方向与调节芯体的轴向平行，本发明提高了零件的通用性、提高效率、提高了设备的适用性、结构紧凑、易于加工制造、便于调整更换。

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，特别涉及一种超声速空气引射器。

背景技术

空气引射器是一种高压工作气流和低压引射气流混合增压的流体机械，同时具有抽真空的作用；不同结构的引射器，在航空航天、军事国防和国民工业等领域得到广泛应用。以空气和燃气为介质的超声速引射器具有结构简单、体积小、调节方便等优点，在火箭发动机高空试车台、高超声速风洞和化学激光器压力恢复系统中已有了成熟应用。目前用于高速风洞的引射器，基本结构形式属于细长体构型，随口径的增大，混合室和扩压段的长度要相应变大，才能在在扩压段实现高效率的扩压；如要求较高的增压比，引射器还要采用串联的形式，例如1.0m量级高超风洞的单级引射器长度要10m以上，采用3级串联，排气系统将达到30米以上，长度很长。多年来，如何进行引射系统的优化，提高引射效率，减少轴线上的长度尺寸，提出多种引射器设计思路。例如阵列式引射系统，提出用多台引射器的入口和出口分别并联在一起，组成并联系统；蜂窝状引射器，把多喷管和扩压器组合成一个单元，并列安装在一个管道内，能够大大缩短引射器的轴向长度，采用同一的引射气体入口和工作气体供应，流量选择合理，在提高增压比的同时，引射效率也大大提高；但是，对于这种固定结构的引射器，其关键设计尺寸无法改变，例如按照引射器设计理论，喉道段的流通面积与喷嘴喉道流通面积的面积比，对于引射器的工作特性，有很大的影响，也是进行引射器设计计算的关键尺寸，面积偏大，会增加引射系数、增强抽气能力，但会导致增压比不高，克服背压的能力降低，设置可能会产生反压倒流现象；面积比偏小，能提高压缩比，但是引射系数小，抽气能力可能会达不到设计要求，在特定的工作参数下，一般会存在优选值。如果工作时操作参数长时间偏离设计点，效率会大大降低，特别是入口引射气流的流量变动较大时，对效率的影响更为明显。

发明内容

本发明的目的是针对现有引射器结构固定操作参数偏离设计点时效率低的问题，提供一种超声速空气引射器。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超声速空气引射器，包括两端开口的外壳、设置在外壳内的调节芯体、支撑变形芯体的支撑装置和环形喷管，所述外壳包括依次密封连通且同轴设置的吸入管、收缩管、混合管和扩散管，吸入管的管径从进口端到出口端逐渐变大，收缩管的管径从进口端到出口端逐渐变小，混合管的管径从进口端到出口端逐渐变大，扩散管的管径从进口端到出口端先逐渐变小再逐渐变大，外壳内壁光滑、内径呈流线型均匀变化；环形喷管固定设置在收缩管内且与收缩管同轴，环形喷管的喷嘴朝向混合管；调节芯体为纺锤体形状，调节芯体与外壳同轴，调节芯体的首端位于吸入管内，尾端位于扩散管内，调节芯体直径最大位置位于扩散管内或位于扩散管与混合管交界位置，调节芯体位于混合管内的部分为混合部，所述混合部外型面的母线与混合管内壁的母线平行；调节芯体与支撑装置滑移固定连接。

较佳的，支撑装置包括固设在吸入管内的支撑座一和固设在扩散管内的支撑座二，所述支撑座一与支撑座二允许流体通过；调节芯体的首端设有滑柱，支撑座一上开设有与滑柱相适配的滑孔，滑柱穿设于滑孔内。

较佳的，调节芯体的尾端设有与调节芯体同轴的螺纹柱，支撑座二上开设有与螺纹柱向相适配的螺纹孔，螺纹柱螺纹连接于螺纹孔内；或者调节芯体的尾端置有直线驱动器，直线驱动器的输出端和固定端分别与支撑座二和调节芯体固接，直线驱动器输出端的移动方向与调节芯体的轴线方向平行。