[发明专利]一种考虑后体阻力的喷管气动型面设计方法

说明书

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种考虑后体阻力的喷管气动型面设计方法。获取预设状态点下多个喷管内型面方案，并获取每个喷管内型面方案下对应的喷管喉道面积(A8)；基于喷管喉道面积(A8)，列举喷管出口面积(A9)与喷管喉道面积(A8)的面积比Ar(A9/A8)；基于面积比Ar(A9/A8)，分别建立后体阻力与面积比Ar(A9/A8)的第一关系式、发动机净推力与面积比Ar(A9/A8)的第二关系式；之后建立每个喷管内型面方案的安装推力与面积比Ar(A9/A8)的第三关系式；通过多个喷管内型面方案对应的所述第三关系式，按预设要求的安装推力确定喷管内型面方案以及对应的面积比Ar(A9/A8)，从而建立考虑后体阻力的喷管气动型面设计方法。

技术领域

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种考虑后体阻力的喷管气动型面设计方法。

背景技术

飞机飞行时的推力即安装推力等于发动机净推力和后体阻力之和，喷管的内流道面设计对发动机净推力有影响，喷管外型面设计对后体阻力有影响，同时内流道面的尺寸和外型面也相互影响。目前发动机喷管设计与飞机设计相对独立，喷管设计时不能综合考虑后体阻力影响，仅考虑发动机净推力的要求。随着飞机性能提高及飞发联合设计需求日益增加，急需一种综合考虑飞机后体阻力和发动机净推力的喷管设计方法，通过研究影响飞机后体阻力和发动机净推力的影响因素，综合优化喷管内外气动型面，增加发动机安装推力，从而实现不同飞行状态所需要的推力；在本发明之前，国内未见关于考虑后体阻力的喷管气动型面设计方法。喷管设计时通常仅考虑最大外廓和喷管推力系数，未考虑对飞机后体阻力的影响，所以现有的喷管设计方法无法满足要求。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种考虑后体阻力的喷管气动型面设计方法，包括：

步骤S1:获取预设状态点下多个喷管内型面方案，并获取每个喷管内型面方案下对应的喷管喉道面积(A8)；

步骤S2：基于每个喷管内型面方案下对应的喷管喉道面积(A8)，列举每个喷管内型面方案的喷管出口面积(A9)与喷管喉道面积(A8)的面积比Ar(A9/A8)；

步骤S3：基于每个喷管内型面方案下面积比Ar(A9/A8)，分别建立每个喷管内型面方案的后体阻力与面积比Ar(A9/A8)的第一关系式、发动机净推力与面积比Ar(A9/A8)的第二关系式；

步骤S4：基于每个喷管内型面方案的所述第一关系式与所述第二关系式；建立每个喷管内型面方案的安装推力与面积比Ar(A9/A8)的第三关系式；

步骤S5：通过多个喷管内型面方案对应的所述第三关系式，按预设要求的安装推力确定喷管内型面方案以及对应的面积比Ar(A9/A8)。

优选的是，建立所述第二关系式的具体方法为：首先建立喷管推力系数与面积比Ar(A9/A8)的关系式，再基于喷管推力系数与面积比Ar(A9/A8)的关系式建立发动机净推力与面积比Ar(A9/A8)的第二关系式。

优选的是，所述第三关系式的建立基于等式：安装推力＝发动机净推力+飞机后体阻力。

优选的是，所述第一关系式的建立具体为：预设状态点时同一个喷管内型面方案下，喷管喉道面积(A8)为固定值，后体阻力与外调节片的角度呈正相关，外调节片的角度由喷管出口面积(A9)确定。

优选的是，所述步骤S5：基于多个喷管内型面方案对应的所述第三关系式，拟合安装推力与面积比Ar(A9/A8)的关系曲线，基于所述关系曲线，并按预设要求的安装推力确定喷管内型面方案以及对应的面积比Ar(A9/A8)。

优选的是，喷管内型面方案数量不少于3个。

优选的是，步骤S5所述的按预设要求具体为安装推力XXN。