CN113496057B - 一种涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于发动机设计技术领域，特别涉及一种涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法。首先进行需求分析，分解指标，然后对基准发动机的红外和雷达性能进行分析，获得基本数据，锁定主要红外发射源和雷达散射源。继而通过隐身措施和适用部件的分析筛选隐身措施，形成隐身初步方案。然后气动、红外、雷达分析并对隐身措施改进，若不满足要求就重回初步方案设计，若满足要求就形成详细结构方案。再之后进行可靠性、安全性、风险等方面分析，不满足要求就重新隐身方案设计或详细结构设计，满足要求就形成最终整机方案，完成隐身设计。本申请大幅地提升了发动机隐身设计效率，减小了重复设计和迭代的工作。

Description

一种涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法

技术领域

本申请属于发动机设计技术领域，特别涉及一种涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法。

背景技术

发动机原有的设计思路是考虑气动、结构、可靠性等多方面原因，但是对于现代涡扇发动机而言，隐身越来越成为其重要内容。现有发动机设计主要围绕发动机气动、结构、可靠性等传统要求进行开展，隐身设计在此基础上进行完善。如何将隐身设计与气动、结构等设计融合是重要的内容。

发明内容

本申请提供了一种综合优化方法，相比于现有设计技术，本申请提升了隐身与气动等综合设计效率，降低了设计周期和工作量，高效的调动了各专业协调配合，将发动机隐身设计这一新思路融汇至发动机总体设计中。

本申请涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，包括：

步骤S1、将涡扇发动机的隐身指标分解为红外指标和雷达指标，锁定涡扇发动机的红外发射源及雷达散射源；

步骤S2、结合各隐身措施的优势及发动机部件特点，针对称性筛选和确定所采用的隐身措施，构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S3、对所述涡扇发动机隐身初步方案进行气动性能分析，若不满足气动要求，则返回步骤S2，重新构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S4、对满足气动要求的涡扇发动机隐身初步方案进行红外性能及雷达性能分析，根据红外性能分析结果及雷达性能分析结果，进行涡扇发动机的结构及材料的改进，形成涡扇发动机隐身改进方案；

步骤S5、对所述涡扇发动机隐身改进方案进行红外及雷达性能评估，确定是否满足隐身要求，若不满足隐身要求，则返回步骤S2，重新构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S6、若满足隐身要求，则进行涡扇发动机结构细节设计，基于可靠性、安全性及适应性分析，对涡扇发动机结构细节进行改进，确定发动机满足使用要求。

优选的是，步骤S2进一步包括：

确定各隐身措施的优缺点及适用性，以及确定能够落实所述隐身措施的适用部件。

优选的是，所述隐身措施包括高温部件冷却、高温部件遮挡、高温部件修形、采用导流体实现隐身、采用隐身材料实现隐身、适用介质辅助隐身。

优选的是，所述介质包括气溶胶。

优选的是，所述适用部件包括风扇、涡轮、加力装置、喷管。

优选的是，步骤S3中，重新构建涡扇发动机隐身初步方案包括对涡扇发动机的部件进行等效替换或者对涡扇发动机饿部件进行气动性能改进。

优选的是，还包括：

步骤S7、对满足使用要求的涡扇发动机进行风险分析，包括试车风险、试飞风险、技术风险、资源风险及周期风险，若不满足风险要求，则返回步骤S2或者步骤S6进行重新设计。

本申请的技术创新点包括：

本设计方法是一种航空发动机综合隐身设计方法，明确了航空发动机综合设计步骤：基准分析，隐身计算锁定改进部件和主要技术措施，气动、红外、雷达、结构分析，优化结构参数，安全性、可靠性、风险分析，确定最终隐身方案，确定发动机方案。

本设计方法综合了发动机设计过程中气动、结构、红外、雷达等多方面内容，明确了各方面设计的前后对应关系和侧重点，确定了红外雷达综合设计思路。

本申请能够大幅地提升了发动机隐身设计效率，减小了重复设计和迭代，对后续航空发动机设计优化有较大帮助。

附图说明

图1是本申请涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法的一优选实施例的红外雷达初步分析示意图。

图2是本申请涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法的一优选实施例的红外雷达性能分析示意图。

图3是本申请涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法的一优选实施例的红外雷达详细设计示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了适用于多种结构航空发动机的低散射载体。能够适用于多种复杂结构，一体多用，方便快捷。载体主体结构一致，多次测量时，便于统一缝隙处理和台架安装，减轻了多种载体的设计、加工、存放、运输、储存等成本。

本申请提供了一种涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，主要包括：

步骤S1、将涡扇发动机的隐身指标分解为红外指标和雷达指标，锁定涡扇发动机的红外发射源及雷达散射源；

步骤S2、结合各隐身措施的优势及发动机部件特点，针对称性筛选和确定所采用的隐身措施，构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S3、对所述涡扇发动机隐身初步方案进行气动性能分析，若不满足气动要求，则返回步骤S2，重新构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S4、对满足气动要求的涡扇发动机隐身初步方案进行红外性能及雷达性能分析，根据红外性能分析结果及雷达性能分析结果，进行涡扇发动机的结构及材料的改进，形成涡扇发动机隐身改进方案；

步骤S5、对所述涡扇发动机隐身改进方案进行红外及雷达性能评估，确定是否满足隐身要求，若不满足隐身要求，则返回步骤S2，重新构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S6、若满足隐身要求，则进行涡扇发动机结构细节设计，基于可靠性、安全性及适应性分析，对涡扇发动机结构细节进行改进，确定发动机满足使用要求。

本申请所提出的涡扇发动机综合设计方法，改进设计思路，能大幅降低设计过程中重复和修正内容，对于发动机设计和改进具有重要意义。

本申请首先进行需求分析，分解指标，然后对基准发动机的红外和雷达性能进行分析，获得基本数据，锁定主要红外发射源和雷达散射源。继而通过隐身措施和适用部件的分析筛选隐身措施，形成隐身初步方案。然后气动、红外、雷达分析并对隐身措施改进，若不满足要求就重回初步方案设计，若满足要求就形成详细结构方案。再之后进行可靠性、安全性、风险等方面分析，不满足要求就重新隐身方案设计或详细结构设计，满足要求就形成最终整机方案，完成隐身设计。下面结合图1-图3对本申请的具体设计步骤进行说明。

首先参考图1，为基准发动机进行隐身性能的初步分析，包括以下步骤：

步骤1：涡扇发动机需求分析，包括隐身、气动、结构等方面。

步骤2：涡扇发动机隐身指标分解，主要包括涡扇发动机红外指标和涡扇发动机雷达指标两方面。

步骤3：对涡扇发动机进行隐身性能摸底，探寻涡扇发动机红外和雷达性能特点，锁定涡扇发动机的红外发射源和雷达散射源。

步骤4：分析主要的涡扇发动机隐身措施优缺点和适用性，主要包括高温部件冷却、高温部件遮挡、高温部件修形、采用导流体、隐身材料、使用特种介质(如气溶胶)等。

步骤5：针对涡扇发动机需求和特点选取可落实隐身措施的适用的部件，包括涡扇发动机的风扇、涡轮、加力装置、喷管、专用装置(特殊结构)等。

步骤6：结合隐身措施优势和涡扇发动机部件特点针对称性筛选和确定采用的隐身措施。

参考图2，进行红外雷达性能分析，主要包括：

步骤7：根据确定的涡扇发动机隐身措施和适用部件形成涡扇发动机隐身初步方案。

步骤8：对涡扇发动机隐身初步方案进行气动性能分析。

步骤9：满足气动要求进入下一步，不满足要求返回步骤7。如采用的塞式喷管无法满足气动要求，返回步骤7将初步方案中塞式喷管替换掉或进行气动性能改进，从步骤7开始重新进行设计。

步骤10：对涡扇发动机隐身初步方案进行红外性能分析。

步骤11：根据涡扇发动机红外分析结果，对涡扇发动机红外措施进行改进优化，主要包括涡扇发动机的结构改进和材料改进。

步骤12：对涡扇发动机隐身初步方案进行雷达性能分析。

步骤13：根据涡扇发动机雷达分析结果，对涡扇发动机雷达措施进行改进优化，主要包括涡扇发动机的结构改进和材料改进。

步骤14：根据涡扇发动机红外和雷达改进措施形成涡扇发动机隐身改进方案。

最后，参考图3，进行涡扇发动机的结构部件的详细设计，主要包括：

步骤15：对涡扇发动机隐身改进方案进行红外和雷达性能评估。

步骤16：满足隐身要求进入下一步，不满足要求返回步骤7。如采用的冷却措施无法满足隐身要求，返回步骤7将初步方案中冷却措施进行改进或者采用新的隐身措施(如遮挡)，从步骤7开始重新进行设计。

步骤17：对涡扇发动机隐身方案进行详细结构方案设计，确定结构细节。

步骤18：进行涡扇发动机可靠性、安全性、适应性等多方面的性能分析。

步骤19：满足涡扇发动机使用要求进入下一步，不满足要求返回步骤17重新详细结构设计，重新进行步骤18、19，若满足要求进入下一步，若仍不满足要求返回至步骤7重新隐身初步方案设计，从步骤7开始重新进行设计。

步骤20：进行涡扇发动机风险分析，包括试车风险、试飞风险、技术风险、资源风险周期风险等。

步骤21：满足涡扇发动机使用要求进入下一步，不满足使用要求返回步骤17重新详细结构设计，重新进行步骤18、19、20，若满足要求进入下一步，若仍不满足要求返回至步骤7重新隐身初步方案设计，从步骤7开始重新进行设计

步骤22：形成涡扇发动机整机隐身方案。

本申请所提出的一种航空发动机红外雷达隐身综合设计方法，能够大幅地提升了发动机隐身设计效率，减小了重复设计和迭代，对后续航空发动机设计优化有较大帮助。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，其特征在于，包括：

步骤S1、将涡扇发动机的隐身指标分解为红外指标和雷达指标，锁定涡扇发动机的红外发射源及雷达散射源；

步骤S2、结合各隐身措施的优势及发动机部件特点，针对称性筛选和确定所采用的隐身措施，构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S3、对所述涡扇发动机隐身初步方案进行气动性能分析，若不满足气动要求，则返回步骤S2，重新构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S4、对满足气动要求的涡扇发动机隐身初步方案进行红外性能及雷达性能分析，根据红外性能分析结果及雷达性能分析结果，进行涡扇发动机的结构及材料的改进，形成涡扇发动机隐身改进方案；

步骤S5、对所述涡扇发动机隐身改进方案进行红外及雷达性能评估，确定是否满足隐身要求，若不满足隐身要求，则返回步骤S2，重新构建涡扇发动机隐身初步方案；

步骤S6、若满足隐身要求，则进行涡扇发动机结构细节设计，基于可靠性、安全性及适应性分析，对涡扇发动机结构细节进行改进，确定发动机满足使用要求。

2.如权利要求1所述的涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：

确定各隐身措施的优缺点及适用性，以及确定能够落实所述隐身措施的适用部件。

3.如权利要求2所述的涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，其特征在于，所述隐身措施包括高温部件冷却、高温部件遮挡、高温部件修形、采用导流体实现隐身、采用隐身材料实现隐身、适用介质辅助隐身。

4.如权利要求3所述的涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，其特征在于，所述介质包括气溶胶。

5.如权利要求2所述的涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，其特征在于，所述适用部件包括风扇、涡轮、加力装置、喷管。

6.如权利要求1所述的涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，其特征在于，步骤S3中，重新构建涡扇发动机隐身初步方案包括对涡扇发动机的部件进行等效替换或者对涡扇发动机饿部件进行气动性能改进。

7.如权利要求1所述的涡扇发动机红外雷达隐身综合设计方法，其特征在于，还包括：

步骤S7、对满足使用要求的涡扇发动机进行风险分析，包括试车风险、试飞风险、技术风险、资源风险及周期风险，若不满足风险要求，则返回步骤S2或者步骤S6进行重新设计。