CN105523189A - 一种滑动变体可调caret进气道 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑动变体可调CARET进气道，其截面形状为平行四边形，唇口为典型的双斜切，在进口的上侧壁和内侧壁有一级固定压缩斜板，构成CARET？wing形状的乘波压缩面。在上侧壁固定压缩斜板后方，由平行滑动机构组成一级可调压缩斜板和一级随动扩张斜板，压缩斜板与扩张斜板之间通过柔性结构连接，扩张斜板上开有均压孔。进气道固定压缩斜板上开有附面层吸除孔，侧壁开有放气活门。该方案通过压缩斜板放下过程中的平行滑动，保证与平行四边形侧壁结构既不干涉也无缝隙。亚音速至低超音速飞行时，滑动可调压缩斜板收上，由固定压缩斜板压缩来流，提高高马赫数总压恢复。该方案具有全包线高总压恢复和保持内管道低目标特征的优势。
Description
技术领域
本专利为飞机进气道设计，属于飞行器设计技术领域。
背景技术
超音速飞机进气道的作用是把超音速来流减速压缩到发动机工作所需的亚音速气流，同时尽可能保持来流的高能量，即要求高的总压恢复。
为了提高超音速总压恢复，设计了压缩斜板或压缩锥面，使进口激波从皮托管进气道的正激波变为斜激波，降低了激波强度和能量损失。固定压缩面的进气道应用于F-104等超音速飞机上。为扩展超音速进气道的马赫数适应范围，期望在全包线都具有高性能，设计了具有可转动压缩斜板或可伸缩锥面的可调进气道，应用于F-15、幻影2000等超音速飞机上。典型的具有可调压缩斜板的进气道，截面为矩形，可调压缩斜板铰链线与来流方向垂直，可顺畅进行上下或左右调节。
为了在获得高的超音速总压恢复的同时，具有良好的隐身性能，第四代战斗机的典型代表F-22放弃了可调进气道，采取CARETwing乘波原理的CARET进气道，其具有平行四边形截面和双斜切唇口，可避免强反射信号。利用乘波原理，这种进气道在M1.8以下有良好的性能。
平行四边形截面与可调压缩斜板之间的空间干涉，妨碍了CARET进气道采用可调技术获得更高马赫数的高总压恢复性能。为使CARET进气道可调节，俄罗斯T-50飞机设计了复杂的进气道，其在上方固定压缩斜板后设计了倾斜的铰链，连接异型的可调压缩斜板和随动扩张斜板。进气道侧壁按压缩斜板和扩张斜板转动时空间扫掠包络设计，也为异型，当可调压缩斜板在亚音速收起时，进气道截面为瓶颈形，仅当全放下时才成为较规则的矩形。这种进气道部件形状极为复杂，在固定压缩斜板后很短距离内进气道截面由平行四边形转为接近瓶颈形的异型形状，容易发生气流分离，且易出现较强的反射信号。
本发明所设计的滑动变体可调CARET进气道，把原用于调节机翼后掠角和面积的滑动蒙皮变体技术用于可调压缩斜板和扩张斜板，实现柔性变体调节，避免进气道异型截面设计，也无需设计异型形状调节板，不存在内管道气流分离和出现强反射信号的风险，可兼顾总压恢复性能和低目标特征性能。
发明内容
本发明的目的是：
本专利提出一种通过调节斜板滑动变体实现的可调CARET进气道设计，在保持CARET进气道低反射信号特征的同时，扩展具有高总压恢复性能的马赫数范围，适应未来超音速飞机更高飞行速度的需求，同时避免设计异型压缩斜板和进气道侧壁，不存在内部气流分离的风险。
本发明的技术方案是：
所述进气道为一平行四边形截面管道，包括双斜切进气道唇口1、上侧壁固定压缩斜板2、内侧壁固定压缩斜板3、附面层吸除开孔区4、扩张斜板随动铰链5、滑动变体可调压缩斜板6、压缩斜板驱动活塞杆7、滑动变体随动扩张斜板8、柔性蜂窝密封结构9和放气活门11。其中滑动变体可调压缩斜板6由滑动变形框架12、框架铰链13、剪切变形蜂窝14和柔性表层15构成。滑动变体随动扩张斜板8的构成与滑动变体可调压缩斜板6相同，但其上开有均压孔10。
顺气流方向，进气道入口处为平行四边形截面，向外侧和向下方双向斜切的双斜切进气道唇口1，在唇口后方的进气道上壁面具有固定角度，为上侧壁固定压缩斜板2，在唇口后方的进气道内侧壁面具有固定角度，为内侧壁固定压缩斜板3，在上侧壁固定压缩斜板2和内侧壁固定压缩斜板3上设有附面层吸除开孔区4；在上侧壁固定压缩斜板2的后方铰接滑动变体可调压缩斜板6，由铰接其上的压缩斜板驱动活塞杆7驱动；在滑动变体可调压缩斜板6后方，通过扩张斜板随动铰链5铰接滑动变体随动扩张斜板8，在滑动变体可调压缩斜板6和滑动变体随动扩张斜板8之间由柔性蜂窝密封结构9连接并填充间隙；在内侧壁固定压缩斜板3后方的壁面上，开有放气活门11。
所述的滑动变体可调压缩斜板6由通过框架铰链13铰接的滑动变形框架12，在其每个框格内安装剪切变形蜂窝14，在整块板表面粘贴柔性表层15以保持表面平滑；滑动变体随动扩张斜板8的结构与滑动变体可调压缩斜板6相同，区别仅在于其上开有均压孔10。
在亚音速飞行和超音速飞行未到起调马赫数前，进气道不调节，滑动变体可调压缩斜板6和滑动变体随动扩张斜板8均收起在进气道内上壁，放气活门11关闭。
当超音速飞行达到起调马赫数后，进气道开始调节，滑动变体可调压缩斜板6由压缩斜板驱动活塞杆7驱动放下，通过扩张斜板随动铰链5的联动，滑动变体随动扩张斜板8随之协调同步放下，在放下过程中，受进气道内部两侧壁面的约束，滑动变体可调压缩斜板6和滑动变体随动扩张斜板8发生滑动变形而不与进气道内部壁面发生干涉，滑动变体可调压缩斜板6和滑动变体随动扩张斜板8之间的柔性蜂窝密封结构9保证两板之间的密封和表面连续；同时，放气活门11打开，喉道正激波18被吸入柔性蜂窝密封结构9下方的喉道位置，形成由附于进气道唇口处的进口固定压缩斜板产生的斜激波16、附于上侧壁固定压缩斜板2尾部铰接滑动变体可调压缩斜板6处的滑动变体可调压缩斜板产生的斜激波17和喉道正激波18构成的混压式压缩波系。
本发明的优点是：
1外部轮廓与普通CARET进气道相同，保持CARET进气道低反射信号和一定马赫数范围内高总压恢复的特征。
2通过增加可调压缩斜板，扩大进气道的高总压恢复性能马赫数范围。
3滑动变体可调压缩斜板和随动扩张斜板在平行四边形管道截面内滑动变形，不产生几何干涉，也没有缝隙。
4管道内壁保持平行四边形，不增加反射信号特征，也不存在造成气流分离的风险。
5滑动变体可调压缩斜板起调后，喉道位置移动到进气道内，末级正激波进入进气道内，进气道由外压式变为混压式，提高高马赫数性能。
附图说明
附图1本专利进气道正视图
附图2本专利进气道侧视图
附图3本专利进气道俯视图
附图4滑动变体可调压缩斜板结构及其标识
附图5进气道调节前图示
附图6进气道调节后图示
附图7进气道起调后激波系示意图
具体实施方式
本专利的具体实施方式如下：
(1)如附图1所示，进气道截面为平行四边形，具有双斜切的唇口1；
(2)如附图2所示，在唇口1后方设有上侧壁固定压缩斜板2和内侧壁固定压缩斜板3，在上侧壁固定压缩斜板2和内侧壁固定压缩斜板3上均设有附面层吸除开孔区4；
(3)如附图3所示，在上侧壁固定压缩斜板2之后铰接有通过压缩斜板驱动活塞杆7推动的滑动变体可调压缩斜板6，其通过扩张斜板随动铰链5与滑动变体随动扩张斜板8相连；
(4)如附图3所示，在滑动变体可调压缩斜板6与滑动变体随动扩张斜板8之间由柔性蜂窝密封结构9保持密封；
(5)如附图3所示，滑动变体随动扩张斜板8上开有均压孔10，进气道内侧壁开有放气活门11；
(6)如附图4所示，滑动变体可调压缩斜板6由维持轮廓的滑动变形框架12、安装在框架内提供面外承载能力的剪切变形蜂窝14和保持表面光滑的柔性表层15构成，其中滑动变形框架12是通过框架铰链13组装的，滑动变体随动扩张斜板8的结构也是一致的；
(7)如附图5所示，进气道未起调时，滑动变体可调压缩斜板6与滑动变体随动扩张斜板8均收起，柔性蜂窝密封结构9下方为平面形状；
(8)如附图6所示，进气道调节后，滑动变体可调压缩斜板6放下，形状由矩形滑动变形为平行四边形，与进气道内侧形状相匹配，滑动变体随动扩张斜板8跟随放下，并发生滑动变形，柔性蜂窝密封结构9下方受拉伸变为弧形；
(9)如附图7所示，进气道调节后，喉道位置处于柔性蜂窝密封结构9下方，激波系变为由进口固定压缩斜板产生的斜激波16、滑动变体可调压缩斜板产生的斜激波17和喉道正激波18构成，其中喉道正激波18需在斜板调节的同时，打开放气活门11从唇口处吸入，即混压式进气道“启动”。
Claims (4)
1.一种滑动变体可调CARET进气道，其特征在于：所述进气道为一平行四边形截面管道，包括双斜切进气道唇口(1)、上侧壁固定压缩斜板(2)、内侧壁固定压缩斜板(3)、附面层吸除开孔区(4)、扩张斜板随动铰链(5)、滑动变体可调压缩斜板(6)、压缩斜板驱动活塞杆(7)、滑动变体随动扩张斜板(8)、柔性蜂窝密封结构(9)和放气活门(11)；其中滑动变体可调压缩斜板(6)由滑动变形框架(12)、框架铰链(13)、剪切变形蜂窝(14)和柔性表层(15)构成；滑动变体随动扩张斜板(8)的构成与滑动变体可调压缩斜板(6)相同，但其上开有均压孔(10)。
2.如权利要求1所述的滑动变体可调CARET进气道，其特征在于：顺气流方向，进气道入口处为平行四边形截面，向外侧和向下方双向斜切的双斜切进气道唇口(1)，在唇口后方的进气道上壁面具有固定角度，为上侧壁固定压缩斜板(2)，在唇口后方的进气道内侧壁面具有固定角度，为内侧壁固定压缩斜板(3)，在上侧壁固定压缩斜板(2)和内侧壁固定压缩斜板(3)上设有附面层吸除开孔区(4)；在上侧壁固定压缩斜板(2)的后方铰接滑动变体可调压缩斜板(6)，由铰接其上的压缩斜板驱动活塞杆(7)驱动；在滑动变体可调压缩斜板(6)后方，通过扩张斜板随动铰链(5)铰接滑动变体随动扩张斜板(8)，在滑动变体可调压缩斜板(6)和滑动变体随动扩张斜板(8)之间由柔性蜂窝密封结构(9)连接并填充间隙；在内侧壁固定压缩斜板(3)后方的壁面上，开有放气活门(11)。
3.如权利要求1或2所述的滑动变体可调CARET进气道，其特征在于：所述的滑动变体可调压缩斜板(6)由通过框架铰链(13)铰接的滑动变形框架(12)，在其每个框格内安装剪切变形蜂窝(14)，在整块板表面粘贴柔性表层(15)以保持表面平滑；滑动变体随动扩张斜板(8)的结构与滑动变体可调压缩斜板(6)相同，区别仅在于其上开有均压孔(10)。
4.如权利要求3所述的滑动变体可调CARET进气道，其特征在于：在亚音速飞行和超音速飞行未到起调马赫数前，进气道不调节，滑动变体可调压缩斜板(6)和滑动变体随动扩张斜板(8)均收起在进气道内上壁，放气活门(11)关闭；当超音速飞行达到起调马赫数后，进气道开始调节，滑动变体可调压缩斜板(6)由压缩斜板驱动活塞杆(7)驱动放下，通过扩张斜板随动铰链(5)的联动，滑动变体随动扩张斜板(8)随之协调同步放下，在放下过程中，受进气道内部两侧壁面的约束，滑动变体可调压缩斜板(6)和滑动变体随动扩张斜板(8)发生滑动变形而不与进气道内部壁面发生干涉，滑动变体可调压缩斜板(6)和滑动变体随动扩张斜板(8)之间的柔性蜂窝密封结构(9)保证两板之间的密封和表面连续；同时，放气活门(11)打开，喉道正激波(18)被吸入柔性蜂窝密封结构(9)下方的喉道位置，形成由附于进气道唇口处的进口固定压缩斜板产生的斜激波(16)、附于上侧壁固定压缩斜板(2)尾部铰接滑动变体可调压缩斜板(6)处的滑动变体可调压缩斜板产生的斜激波(17)和喉道正激波(18)构成的混压式压缩波系。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 610091 planning and Development Department of Chengdu aircraft design and Research Institute, 1610 Riyue Avenue, Qingyang District, Chengdu City, Sichuan Province Patentee after: AVIC CHENGDU AIRCRAFT DESIGN & Research Institute Address before: 610091 planning and Development Department of Chengdu aircraft design and Research Institute, 1610 Riyue Avenue, Qingyang District, Chengdu City, Sichuan Province Patentee before: AVIC CHENGDU AIRCRAFT DESIGN & Research Institute |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |