CN112432760B - 轴对称双通道进气道出口反压调节及流场测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴对称双通道进气道出口反压调节及流场测量方法，属于飞行器技术领域。本发明利用含可动环、可动锥的测量装置实现轴对称内、外双通道流场调节，本发明可以满足可调进气道轴对称内外双通道出口流场节流及测量需求；本发明可动件的移动方式均为轴向移动，结构简单，便于调节；所实现的调节方式，可以对内、外通道流量进行独立控制，为可调进气道试验方案的制定提供了多种可能。

Description

轴对称双通道进气道出口反压调节及流场测量方法

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种轴对称双通道进气道出口反压调节及流场测量方法。

背景技术

目前一类新型轴对称可调进气道呈轴对称回转体，包含圆形(内)、环形(外)两个出口，通过内部装置调节出口气流在内、外出口间的流动分配。这种可调进气道的工作模式可大体描述如下：某速度A飞行时，外通道完全关闭，只有内通道通气并工作；某速度B飞行时，内通道完全关闭，只有外通道通气并工作；某速度C飞行时，两通道同时工作，通过可调件调节来流流动在内、外通道间的分配。可进行轴对称内外双通道出口反压调节及流场测量的方法，是上述可调进气道不同工作模式下的气动节流试验成败的关键技术之一。

将上述可调进气道在速度C下调节内、外通道流动分配的过程称为模态转换过程。模态转换工作过程中，需经历内、外通道反压分别调整，流量分别调节的过程。在模态转换前后，即单独内通道或外通道工作状态下，外通道或内通道流量为零。

试验过程中，根据进气道工作状态的不同，需要对进气道两个通道分别提供不同的反压并进行测量。模态转换工作过程中，进气道两个通道同时工作。为保证进气道两个出口的准确测量，需为进气道两个出口提供不同的反压并进行流场测量，两个测量通道互相独立，不因另一个通道的反压变化而产生自身通道的反压变化，且能够实现同步或异步调节。这样，进气道在模态转换过程中的出口流场测量需要两个通道反压和流量可以根据进气道工作需要进行独立调节且互补影响的测量装置。同时，该测量装置还需要结构简单，作动方便，以适应风洞测量的需要。因此，为保证这种可调进气道的正常试验，设计一种在进气道试验过程中，对进气道双通道出口流动进行分别反压调节和测量的方法是十分重要的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种流场测量方法，使轴对称双通道进气道出口流动在试验中得到分别的反压调节和流场测量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轴对称双通道进气道出口反压调节及流场测量方法，该装置包括：外机匣前段1、外通道作动装置2、外通道可动环3、外通道固定环4、外机匣后段5、测量耙6、外通道内机匣7、内通道机匣前段8、内通道可动锥导轨9、内通道机匣后段10、内通道可动锥11、内通道作动装置12、后端支板13；

其中，所述外机匣前段1、外机匣后段5通过法兰连接，组成外机匣；内通道机匣前段8、内通道可动锥导轨9、内通道机匣后段10通过法兰连接，组成内机匣；测量耙6同时具备内、外通道的测点，用于对内、外通道流场进行测量，并将外机匣前段1、外通道内机匣7、内通道机匣前段8连接起来；后端支板13将外机匣后段5、外通道内机匣7、内通道机匣后段10连接起来；

所述外通道作动装置2固定在外机匣前段1上，置于外机匣外，与外通道可动环3连接；外通道可动环3与外机匣的外机匣前段1、外机匣后段5之间均为摩擦接触；外通道固定环4与外通道内机匣7连接；内通道作动装置12通过后端支板13固定，置于装置中央，并与内通道可动锥11连接，内通道可动锥11与内通道可动锥导轨9之间为摩擦接触；

外机匣前段1、外通道可动环3、外通道固定环4、外机匣后段5、外通道内机匣7围成的环形通道为外通道，气流通过外机匣前段1、外通道内机匣7之间组成的外通道入口进入，通过外机匣后段5、外通道内机匣7之间组成的外通道出口流出；外通道作动装置2用于驱动外通道可动环3沿外机匣做轴向运动；可通过外通道可动环3、外通道固定环4间的相对位置变化调节外通道节流程度，进而通过测量耙6在外通道的测点对外通道流场进行测量；

外通道内机匣7、内通道机匣前段8、内通道可动锥导轨9、内通道可动锥11围成的圆形通道为内通道，气流通过内通道机匣前段8内部形成的内通道入口进入，经过镂空结构的可动锥导轨9，由外通道内机匣7内部形成的内通道出口流出；内通道作动装置12用于驱动内通道可动锥11沿内通道可动锥导轨9做轴向运动；可通过内通道可动锥导轨9、内通道可动锥11间的相对位置变化调节内通道节流程度，进而通过测量耙6在内通道的测点对内通道流场进行测量。

优选地，除测量耙6、后端支板13、内通道可动锥导轨9、外通道作动装置2、内通道作动装置12之外，各零件均为轴对称结构。

优选地，所述外通道可动环3的内径小于或等于外通道固定环4的外径。

优选地，所述外通道固定环4的外径及外机匣后段5的内径满足如下条件，即在外通道可动环3的移动过程中，流动通道不在外通道固定环4、外机匣后段5围成的环形通道处形成喉道。

优选地，所述内通道可动锥11为钝头结构。

优选地，所述内通道可动锥11为尖头结构。

优选地，所述外通道内机匣7的内径、内通道机匣后段10的外径的半径选取应满足如下条件，即在内通道可动锥11移动过程中，流动通道不在外通道内机匣7、内通道机匣后段10围成的环形通道处形成喉道。

优选地，所述内通道为进气道内层圆形的出口所在通道。

优选地，所述外通道为进气道外层环形出口所在通道。

本发明还提供了一种所述的装置在轴对称可调进气道试验中的应用。

(三)有益效果

本发明利用含可动环、可动锥的测量装置实现轴对称内、外双通道流场调节，可以满足可调进气道轴对称内外双通道出口流场节流及测量需求；本发明可动件的移动方式均为轴向移动，结构简单，便于调节；所实现的调节方式，可以对内、外通道流量进行独立控制，为可调进气道试验方案的制定提供了多种可能。

附图说明

图1为本发明的可调进气道轴对称双通道出口反压调节及流场测量方法中设计的装置结构组成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明利用含可动环、可动锥的测量装置实现轴对称内、外双通道流场调节。定义进气道内层圆形的出口所在通道为内通道，外层环形出口所在通道为外通道。

如图1所示，本发明提供的一种轴对称内外双通道进气道出口反压调节及流场测量方法中设计的测量装置包括：外机匣前段1、外通道作动装置2、外通道可动环3、外通道固定环4、外机匣后段5、测量耙6、外通道内机匣7、内通道机匣前段8、内通道可动锥导轨9、内通道机匣后段10、内通道可动锥11、内通道作动装置12、后端支板13；其中，除测量耙6、后端支板13、内通道可动锥导轨9、外通道作动装置2、内通道作动装置12之外，各零件均为轴对称结构。

其中，所述外机匣前段1、外机匣后段5通过法兰连接，组成外机匣；内通道机匣前段8、内通道可动锥导轨9、内通道机匣后段10通过法兰连接，组成内机匣；测量耙6同时具备内、外通道的测点，并将外机匣前段1、外通道内机匣7、内通道机匣前段8连接起来；后端支板13将外机匣后段5、外通道内机匣7、内通道机匣后段10连接起来。

所述外通道作动装置2固定在外机匣前段1上，置于外机匣外，与外通道可动环3连接；外通道可动环3与外机匣的外机匣前段1、外机匣后段5之间均为摩擦接触；外通道固定环4与外通道内机匣7连接；内通道作动装置12通过后端支板13固定，置于装置中央，并与内通道可动锥11连接，内通道可动锥11与内通道可动锥导轨9之间为摩擦接触。

外机匣前段1、外通道可动环3、外通道固定环4、外机匣后段5、外通道内机匣7围成的环形通道为外通道，气流通过外机匣前段1、外通道内机匣7之间组成的外通道入口进入，通过外机匣后段5、外通道内机匣7之间组成的外通道出口流出；外通道作动装置2用于驱动外通道可动环3沿外机匣做轴向运动；可通过外通道可动环3、外通道固定环4间的相对位置变化调节外通道节流程度，进而通过测量耙6在外通道的测点对外通道流场进行测量。

外通道内机匣7、内通道机匣前段8、内通道可动锥导轨9、内通道可动锥11围成的圆形通道为内通道，气流通过内通道机匣前段8内部形成的内通道入口进入，经过大镂空结构的可动锥导轨9，由外通道内机匣7内部形成的内通道出口流出；内通道作动装置12用于驱动内通道可动锥11沿内通道可动锥导轨9做轴向运动；可通过内通道可动锥导轨9、内通道可动锥11间的相对位置变化调节内通道节流程度，进而通过测量耙6在内通道的测点对内通道流场进行测量。

该测量装置的可动组件包括外通道可动环3、内通道可动锥11，均可做轴向运动，分别由外通道作动装置2、内通道作动装置12驱动作动。该测量装置的测量组件包括测量耙6，用于对内、外通道流场进行测量。

基于以上测量装置实现的测量方法包括以下步骤：

需要外通道单独测量时，内通道不做作动调整，对外通道可动环3进行位置调节，外通道通过调节外通道可动环3前后移动，改变外通道固定环4、外通道可动环3间的通道面积，形成不同程度的节流，实现外通道反压调节。进而通过测量耙6的外通道部分对外通道流场进行测量；外通道可动环3在最上游位置时，外通道节流程度最小；外通道可动环3在最下游位置时，与外通道固定环4接触，外通道节流程度最大。

需要内通道单独测量时，外通道不做作动调整，对内通道可动锥11进行位置调节，内通道通过调节内通道可动锥11前后移动，改变内机匣、内通道可动锥11间通道面积，形成不同程度的节流，实现内通道反压调节，进而通过测量耙6的内通道部分对内通道流场进行测量；内通道可动锥11在最上游位置时，可将气流流经可动锥导轨9的镂空面积调整为最小，此时内通道节流程度最大；内通道可动锥11在最下游位置时，可将气流流经可动锥导轨9的镂空面积调整为最大，此时内通道节流程度最大。

模态转换过程中，内、外双通道同时工作，试验中测量装置均需调节，需要内、外通道同时测量，则需要两个通道同时进行作动调整，，内通道通过调节内通道可动锥11前后移动，改变内机匣、内通道可动锥11间通道面积，形成不同程度的节流，实现内通道反压调节；外通道通过调节外通道可动环3前后移动，改变外通道固定环4、外通道可动环3间通道面积，形成不同程度的节流，实现外通道反压调节；通过改变外通道可动环3及内通道可动锥11的位置，按上述外、内通道的节流程度范围进行调节，可以实现同时控制内、外两个通道的节流。

外通道作动装置2布置在机匣外，可以减少外通道作动装置2的热防护需求；外通道可动环3的内径小于或等于外通道固定环4的外径，以确保两者可以接触以封闭外通道；外通道固定环4的外径及外机匣后段5的内径应满足如下条件，即在外通道可动环3的移动过程中，流动通道不在外通道固定环4、外机匣后段5围成的环形通道处形成喉道。

内通道可动锥11为钝头结构，可以减小流动绕流损失，必要的情况下可以采取尖头结构；外通道内机匣7的内径、内通道机匣后段10的外径的半径选取应满足如下条件，即在内通道可动锥11移动过程中，流动通道不在外通道内机匣7、内通道机匣后段10围成的环形通道处形成喉道。

此外，内通道作动装置12可直接与后端支板13连接，也可通过其他结构零件，比如底座、外罩等与后端支板13连接，这取决于流场要求、热防护要求、结构实现等。各气动型面拐角可以选择圆弧，以减小流动损失。测量手段不限于测量耙，也可加入壁面静压测量、动态压力测量等。测量耙6的数量可根据需要设置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴对称双通道进气道出口反压调节及流场测量方法，其特征在于，该方法通过设计一种测量装置实现，该测量装置设计为包括：外机匣前段(1)、外通道作动装置(2)、外通道可动环(3)、外通道固定环(4)、外机匣后段(5)、测量耙(6)、外通道内机匣(7)、内通道机匣前段(8)、内通道可动锥导轨(9)、内通道机匣后段(10)、内通道可动锥(11)、内通道作动装置(12)、后端支板(13)；

其中，所述外机匣前段(1)、外机匣后段(5)通过法兰连接，组成外机匣；内通道机匣前段(8)、内通道可动锥导轨(9)、内通道机匣后段(10)通过法兰连接，组成内机匣；测量耙(6)同时具备内、外通道的测点，用于对内、外通道流场进行测量，并将外机匣前段(1)、外通道内机匣(7)、内通道机匣前段(8)连接起来；后端支板(13)将外机匣后段(5)、外通道内机匣(7)、内通道机匣后段(10)连接起来；

所述外通道作动装置(2)固定在外机匣前段(1)上，置于外机匣外，与外通道可动环(3)连接；外通道可动环(3)与外机匣的外机匣前段(1)、外机匣后段(5)之间均为摩擦接触；外通道固定环(4)与外通道内机匣(7)连接；内通道作动装置(12)通过后端支板(13固定，置于装置中央，并与内通道可动锥(11)连接，内通道可动锥(11)与内通道可动锥导轨(9)之间为摩擦接触；

外机匣前段(1)、外通道可动环(3)、外通道固定环(4)、外机匣后段(5)、外通道内机匣(7)围成的环形通道为外通道，气流通过外机匣前段(1)、外通道内机匣(7)之间组成的外通道入口进入，通过外机匣后段(5)、外通道内机匣(7)之间组成的外通道出口流出；外通道作动装置(2)用于驱动外通道可动环(3)沿外机匣做轴向运动；可通过外通道可动环(3)、外通道固定环(4)间的相对位置变化调节外通道节流程度，进而通过测量耙(6)在外通道的测点对外通道流场进行测量；

外通道内机匣(7)、内通道机匣前段(8)、内通道可动锥导轨(9)、内通道可动锥(11)围成的圆形通道为内通道，气流通过内通道机匣前段(8)内部形成的内通道入口进入，经过镂空结构的内通道可动锥导轨(9)，由外通道内机匣(7)内部形成的内通道出口流出；内通道作动装置(12)用于驱动内通道可动锥(11)沿内通道可动锥导轨(9)做轴向运动；可通过内通道可动锥导轨(9)、内通道可动锥(11)间的相对位置变化调节内通道节流程度，进而通过测量耙(6)在内通道的测点对内通道流场进行测量；

基于该装置实现的测量方法包括以下步骤：

需要外通道单独测量时，内通道不做作动调整，对外通道可动环(3)进行位置调节，外通道通过调节外通道可动环(3)前后移动，改变外通道固定环(4)、外通道可动环(3)间的通道面积，形成不同程度的节流，实现外通道反压调节，进而通过测量耙(6)的外通道部分对外通道流场进行测量；外通道可动环(3)在最上游位置时，外通道节流程度最小；外通道可动环(3)在最下游位置时，与外通道固定环(4)接触，外通道节流程度最大；

需要内通道单独测量时，外通道不做作动调整，对内通道可动锥(11)进行位置调节，内通道通过调节内通道可动锥(11)前后移动，改变内机匣、内通道可动锥(11)间通道面积，形成不同程度的节流，实现内通道反压调节，进而通过测量耙(6)的内通道部分对内通道流场进行测量；内通道可动锥(11)在最上游位置时，可将气流流经内通道可动锥导轨(9)的镂空面积调整为最小，此时内通道节流程度最大；内通道可动锥(11)在最下游位置时，可将气流流经内通道可动锥导轨(9)的镂空面积调整为最大，此时内通道节流程度最大；

模态转换过程中，内、外双通道同时工作，则两个通道同时进行作动调整，内通道通过调节内通道可动锥(11)前后移动，改变内机匣、内通道可动锥(11)间通道面积，形成不同程度的节流，实现内通道反压调节；外通道通过调节外通道可动环(3)前后移动，改变外通道固定环(4)、外通道可动环(3)间通道面积，形成不同程度的节流，实现外通道反压调节；通过改变外通道可动环(3)及内通道可动锥(11)的位置，按外、内通道的节流程度范围进行调节，实现同时控制内、外两个通道的节流。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，除测量耙(6)、后端支板(13)、内通道可动锥导轨(9)、外通道作动装置(2)、内通道作动装置(12)之外，各零件均为轴对称结构。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外通道可动环(3的内径小于或等于外通道固定环(4)的外径。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外通道固定环(4)的外径及外机匣后段(5)的内径满足如下条件，即在外通道可动环(3)的移动过程中，流动通道不在外通道固定环(4)、外机匣后段(5)围成的环形通道处形成喉道。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内通道可动锥(11)为钝头结构。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内通道可动锥(11)为尖头结构。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外通道内机匣(7)的内径、内通道机匣后段(10)的外径的半径选取应满足如下条件，即在内通道可动锥(11)移动过程中，流动通道不在外通道内机匣(7)、内通道机匣后段(10)围成的环形通道处形成喉道。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内通道为进气道内层圆形的出口所在通道。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外通道为进气道外层环形出口所在通道。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的方法在轴对称可调进气道试验中的应用。

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