[发明专利]一种高超声速内并联三通道进气道调节机构设计方法

摘要

一种高超声速内并联三通道进气道调节机构设计方法，涉及高超声速飞行器。设计：高超声速内并联三通道进气道内隔板的形状与位置、分流板的形状与长度、主动齿条、从动齿条与挡板、调节机构在进气道中的具体位置与固定方式、调节机构的动力方案和分流板转动方式。飞行器有涡轮、火箭和冲压三个工作模态，空气来流需分别进入不同的通道以满足对应的工作模态，通过电机驱动齿轮，带动分流板转动以调节模态之间的转换，解决宽马赫数下的起动问题，结构简单实用，重量轻。分流板分为主分流板和副分流板，转级时，挡板起到支撑主动齿条的作用，同时防止气流进入主分流板上方的死区；副分流板保证了气流在火箭通道的自然过渡，气流较为光顺，损失较小。

主权项

1.一种高超声速内并联三通道进气道调节机构设计方法，其特征在于包括以下步骤：1)设计高超声速内并联三通道进气道内隔板的形状和位置，具体方法为：在进气道尾部区域内部，根据不同模态下的进气量在适当的位置安装两块隔板，所述隔板采用平板，形成涡轮通道、火箭通道和冲压通道；在进气道唇口处的壁面上安装转轴，在进气道分流段与涡轮通道交界处开一挡板槽，使转轴到涡轮通道与火箭通道的隔板头部的距离等于转轴到挡板槽中心线的距离，转轴到火箭通道和冲压通道之间的隔板头部的距离等于转轴到挡板槽中心线的距离，形成一个以转轴为轴线，转轴到挡板槽中心线的距离为半径的圆柱，其圆柱面经过进气道内两块隔板的头部；2)设计分流板的形状和长度，具体方法为：分流板包括主分流板和副分流板，设计主分流板采用平板，副分流板采用涡轮通道与火箭通道的隔板相同的形状；设计主分流板的长度等于转轴到挡板槽中心线的距离，设计副分流板的长度大于进气道内两块隔板的距离，小于火箭通道的长度；3)设计主动齿条、从动齿条和挡板，具体方法为：在步骤1)得到的圆柱上，从主分流板的自由端逆时针出发，选取一段弧，该弧向进气道侧面拉伸并赋以挡板槽的宽度形成挡板，对该弧形成主动齿条，在主动齿条左侧布满与圆柱齿轮相同的齿，右侧下部光滑无齿，所述主动齿条、挡板与主分流板的自由端连接固定，从动齿条采用主动齿条相同的形状和大小，从动齿条左侧布满与主动齿条相同的齿，从动齿条右侧光滑无齿，所述从动齿条与副分流板的自由端连接固定；4)设计调节机构在进气道中的具体位置和固定方式，具体方法为：在进气道唇口处，设计主分流板的固定端用转轴与进气道壁面连接固定，主分流板的自由端与主动齿条和挡板连接，其初始位置位于进气道挡板槽处，具体位置由飞行器工作模态确定；设计副分流板的固定端用回转弹簧和涡轮与火箭通道之间的隔板连接，副分流板的自由端初始位置位于涡轮与火箭通道之间的隔板头部，具体位置由飞行器工作模态确定；5)设计调节机构的动力方案和分流板转动方式，具体方法为：采用电机驱动，齿轮啮合传动，电机安装在进气道分流段壁面外靠近挡板槽；在转级过程中，分流板旋转由齿轮传动带动，根据模态需要调节电机转速，进而控制分流板的转动速度和位置。