冲压发动机周向进气畸变抑制格栅及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冲压发动机，尤其是涉及一种冲压发动机周向进气畸变抑制格栅及其 设计方法。
【背景技术】
[0002] 冲压发动机属于吸气式高速推进动力装置，广泛应用于超声速巡航导弹和超声速 飞机等高速飞行器，为其提供喷气推进动力。常规冲压发动机由三大主要部件组成，分别是 扩压器、燃烧室和尾喷管。高速气流首先进入扩压器减速扩压，速度由超声速下降至亚声 速，随后在燃烧室中点火燃烧，最后从尾喷管中喷出产生推力。
[0003] 从冲压发动机部件来看，扩压器出口气流将进入燃烧室点火燃烧，在真实环境下 扩压器出口气流在三维空间里很难保证压力和速度分布的均匀性，即出现所谓"畸变"。燃 烧室入口的气流畸变程度严重影响气流与燃料在燃烧室中的掺混和稳定燃烧。因此，有必 要对扩压器出口气流采取整流均匀化的措施，使进入燃烧室中的气流压力和速度的空间分 布尽可能均匀一致，以保证获得较好的燃烧效果和更理想的冲压发动机推力，使气流均匀 化的过程即为"畸变抑制"。
[0004]目前，已有的大量进气畸变抑制措施中，进气格栅获得了最广泛的使用并已经取 得了令人满意的畸变抑制效果。但是，目前的进气格栅设计方案中基本都采用形式单一、几 何固定的格栅，在发动机不同工作状态下格栅的小孔形状、孔径大小、堵塞度均保持不变。 固定几何形式的畸变抑制格栅很难保证在发动机所有工作状态下均获得较好的气流畸变 抑制效果同时保持最小的发动机内部气动阻力。因此，几何可调的进气畸变抑制格栅对于 宽范围工作的冲压发动机而言是理想的选择。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能够控 制冲压发动机在不同飞行姿态和飞行环境下燃烧室入口周向畸变抑制程度可调节的冲压 发动机周向进气畸变抑制格栅及其设计方法。
[0006] 所述冲压发动机周向进气畸变抑制格栅设有三个依次串联套接层叠在一起的第 一畸变抑制格栅片、第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片，三个畸变抑制格栅片均 由分布规律一致的同心圆环和径向条幅组成，第一畸变抑制格栅片相对于冲压发动机位置 固定不动，第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片可沿着与第一畸变抑制格栅片同心 的轴顺时针或逆时针转动，所述第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片由套筒轴与第 一畸变抑制格栅片连接并与第一畸变抑制格栅片作为整体安装于冲压发动机燃烧室圆形 截面入口，第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片由独立的伺服转动电机分别控制转 动。
[0007] 所述冲压发动机周向进气畸变抑制格栅的设计方法，包括以下步骤：
[0008] 1)根据不同飞行器来流条件确定最大的周向畸变值DC(60)，DC(60)由下述公式 确定：
【主权项】
1. 冲压发动机周向进气畸变抑制格栅，其特征在于设有三个依次串联套接层叠在一起 的第一畸变抑制格栅片、第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片，三个畸变抑制格栅 片均由分布规律一致的同心圆环和径向条幅组成，第一畸变抑制格栅片相对于冲压发动机 位置固定不动，第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片沿着与第一畸变抑制格栅片同 心的轴顺时针或逆时针转动，所述第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片由套筒轴与 第一畸变抑制格栅片连接并与第一畸变抑制格栅片作为整体安装于冲压发动机燃烧室圆 形截面入口，第二畸变抑制格栅片和第三畸变抑制格栅片由独立的伺服转动电机分别控制 转动。
2. 冲压发动机周向进气畸变抑制格栅的设计方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 根据不同飞行器来流条件确定最大的周向畸变值DC(60)，DC(60)由下述公式确定：
式中，F :为燃烧室入口圆形截面平均总压，八为燃烧室入口圆形截面60°扇形角 内最低总压，P 〇〇为自由来流密度，U00为自由来流速度； 2) 确定抑制该最大周向畸变值DC (60)所需的最小格栅扇形角0min; 3) 确定格栅扇形角，格栅扇形角Θ =30min; 4) 确定格栅径向条幅数量； 5) 确定格栅同心圆环数量。
3. 如权利要求2所述冲压发动机周向进气畸变抑制格栅的设计方法，其特征在于在步 骤1)中，所述根据不同飞行器来流条件确定最大的周向畸变值DC(60)，是根据不同飞行器 来流条件通过风洞吹风试验或者数值仿真方法确定最大的周向畸变值DC (60)。
4. 如权利要求2所述冲压发动机周向进气畸变抑制格栅的设计方法，其特征在于在步 骤2)中，所述确定抑制该最大周向畸变值DC(60)所需的最小格栅扇形角0 min，是通过风 洞吹风试验或者数值仿真方法确定抑制该最大周向畸变值DC(60)所需的最小格栅扇形角 θ min。
5. 如权利要求2所述冲压发动机周向进气畸变抑制格栅的设计方法，其特征在于在步 骤4)中，所述格栅径向条幅数量为36(V(3 0min)。
6. 如权利要求2所述冲压发动机周向进气畸变抑制格栅的设计方法，其特征在于在步 骤5)中，所述格栅同心圆环数量为格栅径向条幅数量的1/3,格栅同心圆环沿圆周直径方 向等距分布。
【专利摘要】冲压发动机周向进气畸变抑制格栅及其设计方法，涉及冲压发动机。冲压发动机周向进气畸变抑制格栅设有三个依次串联套接层叠在一起的畸变抑制格栅片，三个畸变抑制格栅片均由分布规律一致的同心圆环和径向条幅组成，第一格栅片相对于冲压发动机位置固定不动，第二、三格栅片可沿着与第一格栅片同心的轴转动，第二、三格栅片由套筒轴与第一格栅片连接并与第一格栅片作为整体安装于冲压发动机燃烧室圆形截面入口，第二、三格栅片由独立的伺服转动电机分别控制转动。先确定最大的周向畸变值DC(60)；再确定抑制该最大周向畸变值DC(60)所需的最小格栅扇形角θmin；然后确定格栅扇形角；确定格栅径向条幅数量；确定格栅同心圆环数量。
【IPC分类】G06F17-50, F02C7-042, F02K7-10
【公开号】CN104675523
【申请号】CN201510084310
【发明人】滕健, 欧阳智贤, 郑云隆, 尤延铖
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月16日