CN102923309A

CN102923309A - 一种隐身进气系统

Info

Publication number: CN102923309A
Application number: CN2012104660228A
Authority: CN
Inventors: 方力; 王家启; 艾俊强; 李青
Original assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Current assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明涉及在飞行器上使用的进气系统。更具体地说，涉及一种隐身进气系统。该隐身进气系统总的主进气道设计成弯曲的类“S”形状。进气旁路、集气舱、气路、排气旁路按顺序依次连接组成一条辅助空气流路。集气舱上安装有进气控制器。排气活门位于辅助空气流路的后部排气旁路的出口处。进气控制器处于打开状态时，排气活门处于关闭状态。进气控制器处于关闭状态时，排气活门处于打开状态。本发明可减小机翼/机身产生的附面层对于发动机的影响，并能满足不同速度/不同发动机状态下发动机对于进气量和进气品质的需求，同时，该隐身进气系统还能减少机翼/机身表面的开口，并具有良好的隐身性能。

Description

一种隐身进气系统

技术领域

本发明涉及在飞行器上使用的进气系统。更具体地说，涉及一种隐身进气系统。

背景技术

目前，大多数飞行器采用喷气式发动机作为动力。在飞行器飞行过程中，空气经由飞行器的进气系统抵达发动机入口，随后空气被发动机中的一组或多组压气机压缩，并与燃料在燃烧室中混合、燃烧，形成高温高压混合气体，在通过了涡轮等部件后，最终通过排气系统排出，产生推动飞机前行的动力。为保证喷气式发动机的稳定工作，并使其处于其最佳运行状态，飞行器设计中往往需要为对应的发动机设计进气系统。飞行器上的进气系统的主要设计目标为：在允许的各种飞行状态下，捕获自由流，为发动机提供足够的、损失小且流动均匀的空气。同时，随着对飞行器隐身性能的需求来越高，作为飞行器重要雷达散射源的进气系统也需要在设计时更多地考虑并兼顾隐身方面的需求。

在进气系统的设计过程中，需要解决至少两个方面的难题：（a）避免进气系统进口前方的附面层进入进气系统；（b）兼顾进气系统不同工作状态对于引气流量的需求。对于第一个问题，常规的做法包括优选进气口的布置位置和采用附面层排除装置。由于受布置及其他飞行器总体设计要求的限制，进气口的布置位置往往可选余地很小，不能根本上解决附面层吸入的问题。而采用附面层排除装置（如附面层隔道），虽然能够有效排除附面层，但是隐身性能则比较差。需要说明的是，鼓包式进气道（bump inlet）的设计可以同时满足附面层排除和隐身性能的要求，但是这种类型的进气道只适用于单发进气布局形式，而对于两台或两台以上发动机并列布置，同时需要将进气口也并列布置或从同一个进气口进气的布局形式，则完全不适用。对于第二个问题，常规的做法是采用增开辅助进气门的方法，利用辅助进气门增大低速发动机大流量状态下进气系统的进口面积，提高进气系统的流通能力；而在高速状态将辅助进气门关闭，以适应相对较小的进气流量需求。但这样的设计存在的问题是：需要增加辅助进气门及其配套系统，重量大，且这部分系统和所增加的重量在飞行的大部分时间里均无任何用处。

US6634595专利中公布了一种进气系统方案。该方案至少包含一个连接发动机的进气道，一个可以将机身表面附面层隔除出进气道进口外的辅助流路（该辅助流路存在一个可以捕获附面层的入口和一个与外界大气相通的出口）以及一套联通辅助流路和发动机进气道的进气流动控制系统。在低速发动机大流量状态，进气流动控制系统处于开启状态，空气通过进气道入口、辅助流路入口和辅助流路出口进入发动机。在高速状态，进气流动控制系统关闭，附面层进入辅助流路并从辅助流路的出口排至机翼/机身的上表面，发动机则通过进气道捕获所需的进气来流。该专利公布的方案可以解决前述进气道设计中存在的两个问题，但该方案同样也存在以下问题：1、附面层气流直接由辅助流路到达机翼/机身的上表面，会对后体的阻力产生不利的影响；2、需在机翼/机身的上表面增加开口，一方面影响结构布置，更重要的是增加了一个大的雷达散射源，不利于飞机的隐身设计。

发明内容

本发明的目的是提出一种既能解决附面层排除和不同状态下兼顾发动机流量需求，还能减少机翼/机身表面的开口，具有良好的隐身性能的隐身进气系统。本发明的技术解决方案是，该隐身进气系统由主进气道，进气旁路，集气舱，气路，排气旁路，进气控制器和排气控制器组成，进气旁路、集气舱、气路、排气旁路按顺序依次连接组成一条辅助空气流路，辅助空气流路置于主进气道的一侧，集气舱上安装进气控制器，当主进气道内的气压低于辅助空气流路内的气压时，进气控制器处于打开状态，将辅助空气流路和主进气道连通，当主进气道内的气压高于辅助空气流路内的气压时，进气控制器处于关闭状态，将主进气道与辅助空气流路隔离；排气控制器由位置传感器、控制单元、做动器和排气活门组成，位置传感器布置在进气控制器上；控制单元接收位置传感器的位置信号并根据位置传感器的位置信号给出做动器的做动信号，做动器驱动排气活门运动；当位置传感器检测到进气控制器处于打开状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门关闭，当位置传感器检测到进气控制器处于关闭状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门打开；排气活门位于辅助空气流路的后部排气旁路的出口处，当排气活门处于打开状态时，排气旁路与发动机排气道相通，当排气活门处于关闭状态时，排气旁路与发动机排气道隔离，进气旁路置于主进气道进口与机身或机翼蒙皮之间。

所述的主进气道设计成弯曲的类“S”形状，所述的辅助空气流路与主进气道无结构干涉。

所述的进气控制器的位置处于关闭状态，控制单元给出打开排气活门的做动信号，进气控制器的位置处于打开状态，控制单元给出关闭排气活门的做动信号。

本发明具有的优点和有益效果，

本发明提供了一种加装了进气控制装置的隐身进气系统。该隐身进气系统总的主进气道设计成弯曲的类“S”形状，可以对发动机进口及附近的发动机部件进行遮挡，提高进气系统的隐身性能。进气旁路、集气舱、气路、排气旁路按顺序依次连接组成一条辅助空气流路。集气舱上安装有进气控制器。排气活门位于辅助空气流路的后部排气旁路的出口处。当主进气道内的气压低于辅助空气流路内的气压时，进气控制器处于打开状态，将辅助空气流路和主进气道连通。当位置传感器检测到进气控制器处于打开状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门关闭。在该状态，进入辅助空气流路的气流经由进气控制器进入主进气道，为发动机提供部分所需的空气，可降低进气损失和进气畸变。当主进气道内的气压高于辅助空气流路内的气压时，进气控制器处于关闭状态。当位置传感器检测到进气控制器处于关闭状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门打开。机体蒙皮上产生的包含附面层的气流经由辅助空气流路，依靠引射作用进入发动机排气道并最终排入大气中，可降低附面层气流对于发动机的影响。

本发明所公开的隐身进气系统可减小机翼/机身产生的附面层对于发动机的影响，并能满足不同速度/不同发动机状态下发动机对于进气量和进气品质的需求，同时，该隐身进气系统还能减少机翼/机身表面的开口，并具有良好的隐身性能。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施样例的隐身进气系统的侧视图，阐明机翼/机身附面层由进气控制装置吸除时，例如巡航状态，该隐身进气系统的工作情况。

图2是根据本发明的一个实施样例的隐身进气系统的侧视图，阐明空气经由进气控制装置进入发动机，例如低速起飞状态，该隐身进气系统的工作情况。

具体实施方式

通过详细描述和其中附图可以充分理解本发明；

根据本发明的一个实施样例的隐身进气系统20由主进气道30，进气旁路40，集气舱44，气路46，排气旁路48，进气控制器50和排气控制器54组成。主进气道30在发动机进口12处与发动机10对接。发动机引气60由主进气道进口32进入主进气道30，然后经由发动机进口12进入发动机10。进气道进口中心线32a与发动机轴线10a存在偏心距14，主进气道30设计成弯曲的类“S”形状，可以对发动机进口12及附近的发动机部件，如风扇，进行遮挡，降低进气系统的雷达散射面积，提高进气系统的隐身性。发动机10产生的高温高压的燃气62进入喷管16，然后由喷口18进入发动机排气道22并最终排入大气中。进气旁路40位于主进气道30与机体蒙皮5之间。进气旁路40、集气舱44、气路46、排气旁路48按顺序依次连接形成一条辅助空气流路24。集气舱44上安装有进气控制器50，其至少存在两种状态：打开状态和关闭状态。当主进气道30内的气压低于辅助空气流路24内的气压时，进气控制器50处于打开状态，将辅助空气流路24和主进气道30连通。当主进气道30内的气压高于辅助空气流路24内的气压时，进气控制器50处于关闭状态。排气控制器54由位置传感器、控制单元、做动器和排气活门52组成，位置传感器布置在进气控制器50上；控制单元接收位置传感器的位置信号并根据位置传感器的位置信号给出做动器的做动信号，做动器驱动排气活门52运动；当位置传感器检测到进气控制器50处于打开状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门52关闭，当位置传感器检测到进气控制器50处于关闭状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门52打开；排气活门52位于辅助空气流路24的后部排气旁路48的出口处，当排气活门52处于打开状态时，排气旁路48与发动机排气道22相通，当排气活门52处于关闭状态时，排气旁路48与发动机排气道22隔离。

图1是根据本发明的一个实施样例的隐身进气系统的侧视图，阐明机翼/机身附面层由进气控制装置吸除时，例如巡航状态，该隐身进气系统的工作情况。在图1所示的状态，进气控制器50处于关闭状态，排气活门52处于打开状态。在该状态，进入发动机10的气流只有发动机引气60。机体蒙皮5上产生的包含附面层的气流70经由进气旁路进口42进入进气旁路40，在流经集气舱44后经由气路46进入排气旁路48，依靠引射作用进入发动机排气道22并最终排入大气中。

图2是根据本发明的一个实施样例的隐身进气系统的侧视图，阐明空气经由进气控制装置进入发动机，例如低速起飞状态，该隐身进气系统的工作情况。在图2所示的状态，进气控制器50处于打开状态，排气活门52处于关闭状态。在该状态，进入发动机10的气流由两部分组成：发动机引气60和旁路气流72。旁路气流72经由进气旁路进口42进入进气旁路40，在进入集气舱44后经由进气控制器50进入主进气道30，最终由发动机进口12进入发动机10。由于进气旁路40对发动机10的进气起到了分流的作用，由主进气道进口32进入主进气道30的发动机引气60的质量流量将比无进气旁路40时要小。这样的结果是在主进气道外侧唇口34处的流线由60b变成了60a。这样带来的好处包括：1）主进气道外侧唇口34处的流线曲率降低，主进气道外侧唇口34附近的气流加速情况得到缓解，降低了进气损失；2）气流在流经主进气道外侧唇口34时更不容易出现分离，降低了进气的畸变。

虽然已经根据各种特定的实施样例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应该认识到，可以在权利要求书的精髓和范围内对本发明进行改进。

Claims

1.一种隐身进气系统,其特征是，该隐身进气系统由主进气道，进气旁路，集气舱，气路，排气旁路，进气控制器和排气控制器组成，进气旁路、集气舱、气路、排气旁路按顺序依次连接组成一条辅助空气流路，辅助空气流路置于主进气道的一侧，集气舱上安装进气控制器，当主进气道内的气压低于辅助空气流路内的气压时，进气控制器处于打开状态，将辅助空气流路和主进气道连通，当主进气道内的气压高于辅助空气流路内的气压时，进气控制器处于关闭状态，将主进气道与辅助空气流路隔离；排气控制器由位置传感器、控制单元、做动器和排气活门组成，位置传感器布置在进气控制器上；控制单元接收位置传感器的位置信号并根据位置传感器的位置信号给出做动器的做动信号，做动器驱动排气活门运动；当位置传感器检测到进气控制器处于打开状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门关闭，当位置传感器检测到进气控制器处于关闭状态时，做动器根据控制单元给出的做动信号驱动排气活门打开；排气活门位于辅助空气流路的后部排气旁路的出口处，当排气活门处于打开状态时，排气旁路与发动机排气道相通，当排气活门处于关闭状态时，排气旁路与发动机排气道隔离，进气旁路置于主进气道进口与机身或机翼蒙皮之间。

2.根据权利要求1所述的一种隐身进气系统,其特征是，所述的主进气道设计成弯曲的类“S”形状，所述的辅助空气流路与主进气道无结构干涉。

3.根据权利要求1所述的一种隐身进气系统,其特征是，所述的进气控制器的位置处于关闭状态，控制单元给出打开排气活门的做动信号，进气控制器的位置处于打开状态，控制单元给出关闭排气活门的做动信号。