[发明专利]一种串联式组合动力模态调节装置

说明书

本发明公开了一种串联式组合动力模态调节装置，包括外环和至少一组挡片环；挡片环结构相同，沿冲压流道轴向分布，每个挡片环由圆环和四个挡片组成；挡片环通过槽道与外环和涡轮流道的外壁连接；同一组挡片环的所有挡片交错分布、互不重叠时能封堵所述冲压流道；外环能以冲压流道的中轴线为中心转动，其中一个挡片环固定不动，其余三个挡片环分别随外环最多运动一个挡片的距离、两个挡片的距离及三个挡片的距离，当四个挡片环全部重叠时则完全打开冲压流道。该调节装置通过简单地多个挡片环的转动，改变挡片环之间的相对位置，使串联式TBCC发动机冲压流道面积逐渐改变，从而实现模态转换过程中冲压涵道的流量需求。

技术领域

本发明涉及组合动力研究领域，更具体地，本发明涉及一种串联式组合动力模态调节装置。

背景技术

高超声速飞行器被誉为是继螺旋桨和喷气式飞机之后世界航空史上的第三次“革命”，也是21世纪航空航天领域的技术制高点，开展高超声速飞行器研究具有前瞻性、战略性和带动性，将对军事、经济和人类社会文明产生不可估量的深远影响。

作为高超声速飞行器用推进系统之一的涡轮基组合循环发动机(TBCC)由涡轮发动机和冲压发动机组合而成。因为涡轮发动机在低马赫数和冲压发动机在高马赫数均有各自的优势，TBCC将两种发动机组合起来，在远程、高速和快速打击方面具有明显的优势。

按照布局结构分类，涡轮基组合循环发动机可以分为串联式和并联式两种，串联形式的TBCC将冲压发动机置于涡轮发动机后方，两种发动机共用同一个进气道。飞行马赫数低于转换马赫数时，涡轮发动机工作，冲压发动机不参与工作。飞行马赫数高于转换马赫数时，冲压发动机开始工作。此布局方式结构紧凑，附加阻力小。

涡轮发动机用于起飞和低速飞行阶段，当飞行器速度达到冲压发动机工作速度后，冲压发动机开始工作，随着速度的增加，涡轮发动机进气口逐渐关闭，当飞行器加速到高于2.0马赫时，此时发动机具有足够的冲压压缩，燃气涡轮发动机关闭，以冲压发动机模式投入工作，在约3.0马赫数时，发动机过渡到冲压发动机模态。在发动机工作过程中必然要经历从涡轮模态到冲压模态的转换过程，在模态转换过程中，进气道要同时向涡轮发动机和冲压发动机流道提供气流，且需满足发动机模态转换过程中两个流路的流量需求，从而使组合发动机可以成功进行模态转换。

现有技术较少有关于组合动力模态调节装置的技术方案，且可查询的技术方案中存在着调节方式复杂、调节机构繁重等问题。

发明内容

本发明提出了一种串联式组合动力模态调节装置，通过旋转挡片环，改变挡片环的相对位置，使得冲压涵道的流通面积逐步增加，从而简单地实现了串联式TBCC模态转换。

本发明的一种技术方案如下：

一种串联式组合动力模态调节装置，包括外环和至少一组挡片环；每组挡片环由沿TBCC冲压流道轴向依次分布的四个相同的挡片环组成，每个挡片环是在一个圆环内侧对称安装四个相同的挡片而成；所述外环内侧设置槽道，所述圆环通过该槽道安装在所述外环内，而所述挡片内端与TBCC涡轮流道的外壁通过槽道连接；同一组挡片环的所有挡片交错分布、互不重叠时能封堵所述TBCC冲压流道；所述外环与TBCC冲压流道的外壁通过滚珠轴承连接使外环能以TBCC冲压流道的中轴线为中心转动，四个挡片环中的一个挡片环不随外环转动，其余三个能随外环转动，但因安装圆环的槽道的长度不同，三个挡片环分别随外环最多运动一个挡片的距离、两个挡片的距离及三个挡片的距离，当这三个挡片环运动到与另一个挡片环全部重叠时则完全打开所述TBCC冲压流道。

所述的串联式组合动力模态调节装置，其挡片为扇形挡片。

所述的串联式组合动力模态调节装置包括四组共16个挡片环，所有挡片环都沿TBCC冲压流道轴向依次分布。

所述的串联式组合动力模态调节装置，其挡片内端与TBCC涡轮流道的外壁留有配合间隙，适应热变形和气动应力变形，保证模态转换的灵活运转。