CN110901926A - 一种冲压进气口空气流量调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机相关技术领域，公开了一种冲压进气口空气流量调节装置。本发明在冲压进气口的入口段设置调节片，调节片沿冲压进气口的空气流动方向分布，调节片的下游端转动连接于冲压进气口的下游端，调节片的上游端转动连接于驱动单元的活动端，通过驱动单元驱动调节片相对于冲压进气口转动，以使调节片伸入入口段内以调节冲压进气口的流量，或使调节片退出所述冲压进气口。具有结构简单、重量小的优点。不仅能够满足对冲压进气口的流量调节需求，而且总压恢复系数的变化量均在0.1％以内，调节片的设置对总压恢复系数的影响不大，因而增加调节片后冲压进气口的平均压力基本保持不变，对进气质量不会造成额外的损失。

Description

一种冲压进气口空气流量调节装置
技术领域
本发明涉及飞机相关技术领域，尤其涉及一种冲压进气口空气流量调节装置。
背景技术
冲压进气口为空调制冷系统的重要组成部分，冲压进气口提供的冷却空气，在制冷组件、流量调节与控制等辅助系统的作用下，将来自发动机的高温、高压空气调节为温度、压力及湿度适宜的空调供气，再与再循环空气混合，经配平系统调节后进入客舱、驾驶舱等区域，实现环境调节的功能。
对空调系统的冲压空气流量进行控制是冲压进气口需要实现的重要功能，当前大型客机进行流量控制的方案主要包括以下两种，第一种是在冲压进气口下游安装活门进行流量控制，但在冲压进气口下游安装活门会导致飞机起降、巡航过程中冲压进气口始终处于全开状态，产生较大阻力，造成燃油代偿损失过大。
第二种是在冲压进气口上游入口设置冲压进气折流门进行流量控制，但在冲压进气口上游入口设置冲压进气折流门进行流量控制，尽管能够实现飞机起降、巡航过程中冲压进气口处于非全开状态，但冲压进气折流门具有重量较重、结构复杂的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冲压进气口空气流量调节装置，能够简化空气流量调节装置的结构，降低重量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种冲压进气口空气流量调节装置，包括：
调节片，设于所述冲压进气口的入口段，所述调节片沿所述冲压进气口内的空气流动方向分布，所述调节片的下游端转动连接于所述冲压进气口的下游端；
驱动单元，所述驱动单元转动连接于所述调节片的上游端，用于驱动所述调节片相对于所述冲压进气口转动以使所述调节片伸入所述冲压进气口内以调节所述冲压进气口的空气流量，或使所述调节片退出所述冲压进气口。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，所述驱动单元使所述调节片至少能够处于全开位置或全关位置；
所述调节片处于全开位置，所述调节片的上游端从所述冲压进气口的底部伸入所述入口段内并使所述调节片的顶面与所述入口段的顶面对齐；
所述调节片处于全关位置，所述调节片的顶面与所述冲压进气口的内底壁对齐。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，所述调节片为三角形板状结构，所述调节片处于全开位置时，沿所述冲压进气口内的空气流动方向，所述调节片的顶部至所述冲压进气口内底壁的距离逐渐增大。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，所述入口段呈U形，所述入口段的相对两侧壁为与所述调节片大小、形状完全相同的三角形。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，还包括位置传感器，用于检测所述调节片的位置。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，所述调节片设有多个，相邻两个所述调节片平行设置。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，所述调节片包括依次交替设置的第一调节片和第二调节片，相邻设置的所述第一调节片和所述第二调节片由不同的所述驱动单元驱动。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，相邻两个所述第一调节片由同一所述驱动单元驱动。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，相邻两个所述第二调节片由同一所述驱动单元驱动。
作为上述的冲压进气口空气流量调节装置的一种优选技术方案，所述调节片的长度等于所述入口段的长度。
本发明的有益效果：本发明在冲压进气口的入口段设置调节片，调节片沿冲压进气口的空气流动方向分布，调节片的下游端转动连接于冲压进气口的下游端，调节片的上游端转动连接于驱动单元的活动端，通过驱动单元驱动调节片相对于冲压进气口转动，以使调节片伸入入口段内以调节冲压进气口的流量，或使调节片退出所述冲压进气口。本发明提供的冲压进气口空气流量调节装置具有结构简单、重量小的优点。
而且采用调节片对冲压进气口的冲压空气进行流量调节时，不仅能够对冲压进气口的入口段附近的流场施加影响，改变冲压进气口的进气量，以满足对冲压进气口的流量调节需求，而且总压恢复系数的变化量均在0.1％以内，调节片的设置对总压恢复系数的影响不大，因而增加调节片后冲压进气口的平均压力基本保持不变，对进气质量不会造成额外的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的采用五个调节片的冲压进气口空气流量调节装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的调节片与驱动单元的连接关系图；
图3是本发明实施例提供的高速巡状态下冲压进气口的压力分布图；
图4是本发明实施例提供的高速巡航状态下冲压进气口平均速度的变化。
图中：
1、入口段；2、调节片；3、驱动单元。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种冲压进气口空气流量调节装置，包括调节片2和驱动单元3，调节片2设于冲压进气口的入口段1，调节片2沿冲压进气口的空气流动方向分布，调节片2的下游端转动连接于冲压进气口的下游端，调节片2的上游端转动连接于驱动单元3的活动端，通过驱动单元3驱动调节片2相对于冲压进气口转动，以使调节片2伸入入口段1内以调节冲压进气口的流量，或使调节片2退出所述冲压进气口。
本实施例提供的冲压进气口空气流量调节装置具有结构简单、重量小的优点。
在通过驱动单元3驱动调节片2动作时，驱动单元3使调节片2至少能够处于全开位置或全关位置；调节片2处于全开位置，调节片2的上游端从冲压进气口的底部伸入冲压进气口内并使并使调节片2的顶面与入口段1的顶面对齐，以调节冲压进气口的空气流量。调节片2处于全关位置，调节片2的顶面与冲压进气口的内底壁对齐。
进一步地，调节片2包括依次交替设置的第一调节片和第二调节片，相邻设置的第一调节片和第二调节片由不同的驱动单元3驱动，相邻两个第一调节片由同一驱动单元3驱动，相邻两个第二调节片由同一驱动单元3驱动。
第一调节片设有三个，第二调节片设有两个，三个第一调节片由同一第一驱动单元驱动，两个第二调节片由同一第二驱动单元驱动。上述第一驱动单元和第二驱动单元可以为气缸、油缸或直线电机等能够实现直线伸缩的结构，在此不再具体限定。
进一步地，上述冲压进气口空气流量调节装置还包括位置传感器，用于检测调节片2的位置。具体地，上述位置传感器可以是角度传感器，通过检测调节片2的转动角度判断调节片2是否处于全关位置或全关位置。上述位置传感器还可以是位移传感器，通过检测驱动单元3活动端的位移判断调节片2是否处于全开位置或全关位置。
进一步地，调节片2为三角形板状结构，调节片2处于全开位置时，沿冲压进气口内的空气流动方向，调节片2的顶部至冲压进气口内底壁的距离逐渐增大；上述调节片2的长度等于入口段1的长度。优选地，上述冲压进气口的入口段1呈U形，而且冲压进气口的相对两侧壁为三角形，三角形的形状和大小与调节片2完全相同。
进一步地，调节片2设有多个，相邻两个调节片2平行设置。本实施例以调节片2的数量为五个为例，在使用时可以根据使用需求进行改变调节片2的数量对冲压进气口进行流量控制。例如：调节片2全部处于全关位置，或者一个调节片2处于全开位置，或者两个调节片2处于全开位置，或者三个调节片2处于全开位置，或者四个调节片2处于全开位置，或者五个调节片2处于全开位置。
本实施例中，冲压进气口的长度为50cm，冲压进气口的高度为3cm；调节片2的长度为50cm，宽度为1.5cm，最大高度为3cm。
下面对应用上述调节片2对冲压进气口进行空气流量调节的效果进行举例说明。
表1是起降低速状态下(马赫Ma＝0.2mach，攻角α＝16°)加装调节片2前后的进气量变化，表2是高速巡航状态下(马赫Ma＝0.85mach，攻角α＝2.5°)加装调节片2前后的进气量变化，由于要求对冲压进气口进行流量调节的同时不希望冲压进气口的进气性能出现下降，因此表1和表2中还给出了总压恢复系数η％。为了减小计算量，本实施例仅给出采用两个调节片2和采用五个调节片2时的进气量变化和对应的总压恢复系数η％。
表1调节片加装前后低速进气性能
调节片数量 进气量kg/S η％
零个调节片处于全开位置 1.790 95.46％
两个调节片处于全开位置 1.638 95.49％
五个调节片处于全开位置 1.416 95.53％
表2调节片加装前后高速进气性能
Figure BDA0002295529760000061
Figure BDA0002295529760000071
根据表1和表2可知，在起降低速状态下，即低速大攻角条件下，采用两个调节片2处于全开位置，可以对冲压进气口的冲压空气进行8％的流量调节，采用五个调节片2处于全开位置，可以对冲压进气口的冲压空气进行20％的流量的调节。
在高速巡航条件下，采用两个调节片2处于全开位置，可以对冲压进气口的冲压空气进行11％的流量调节，采用五个调节片2处于全开位置，可以对冲压进气口的冲压空气进行29％的流量的调节，基本满足冲压空气对流量控制的调节需求。
在通过调节片2对冲压进气口的冲压空气进行流量调节时，总压恢复系数也会发生相应地变化。根据表1和表2可知，采用调节片2对冲压进气口的冲压空气进行流量调节时，总压恢复系数的变化量均在0.1％以内，调节片2的设置对总压恢复系数的影响不大，说明增加调节片2后冲压进气口的平均压力基本保持不变，对进气质量不会造成额外的损失。至于如何计算总压恢复系数为现有技术，在此不再赘叙。
调节片2的设置除了会降低冲压进气口面积外，调节片2还对气流具有减速作用。图3中(a)是所有调节片全部处于全关位置时高速巡状态下冲压进气口的压力分布图，(b)是两个调节片全部处于全开位置时高速巡状态下冲压进气口的压力分布图，(c)是五个调节片全部处于全开位置时高速巡状态下冲压进气口的压力分布图，从图3中可以看出气流受到调节片2表面的再生附面层的影响，冲压进气口与调节片2相接的部分受到减速效果的影响。
图4是高度巡航状态下冲压进气口平均速度的变化，其中竖轴表示冲压进气口平均速度，横轴表示处于全开位置的调节片2的数量，从图4中可以看出增加调节片2会导致冲压进气口的平均速度下降，显著降低了冲压进气口的流量。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，包括：
调节片(2)，设于所述冲压进气口的入口段(1)，所述调节片(2)沿所述冲压进气口内的空气流动方向分布，所述调节片(2)的下游端转动连接于所述冲压进气口的下游端；
驱动单元(3)，所述驱动单元(3)转动连接于所述调节片(2)的上游端，用于驱动所述调节片(2)相对于所述冲压进气口转动以使所述调节片(2)伸入所述冲压进气口内以调节所述冲压进气口的空气流量，或使所述调节片(2)退出所述冲压进气口。
2.根据权利要求1所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，所述驱动单元(3)使所述调节片(2)至少能够处于全开位置或全关位置；
所述调节片(2)处于全开位置，所述调节片(2)的上游端从所述冲压进气口的底部伸入所述入口段(1)内并使所述调节片(2)的顶面与所述入口段(1)的顶面对齐；
所述调节片(2)处于全关位置，所述调节片(2)的顶面与所述冲压进气口的内底壁对齐。
3.根据权利要求2所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，所述调节片(2)为三角形板状结构，所述调节片(2)处于全开位置时，沿所述冲压进气口内的空气流动方向，所述调节片(2)的顶部至所述冲压进气口内底壁的距离逐渐增大。
4.根据权利要求3所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，所述入口段(1)呈U形，所述入口段(1)的相对两侧壁为与所述调节片(2)大小、形状完全相同的三角形。
5.根据权利要求2所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，还包括位置传感器，用于检测所述调节片(2)的位置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，所述调节片(2)设有多个，相邻两个所述调节片(2)平行设置。
7.根据权利要求6所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，所述调节片(2)包括依次交替设置的第一调节片和第二调节片，相邻设置的所述第一调节片和所述第二调节片由不同的所述驱动单元(3)驱动。
8.根据权利要求7所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，相邻两个所述第一调节片由同一所述驱动单元(3)驱动。
9.根据权利要求7或8所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，相邻两个所述第二调节片由同一所述驱动单元(3)驱动。
10.根据权利要求1至5任一项所述的冲压进气口空气流量调节装置，其特征在于，所述调节片(2)的长度等于所述入口段(1)的长度。
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