CN115638053A - 一种组合发动机预冷器锥形结构设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组合发动机预冷器锥形结构设计方法，属于预冷器技术领域。本发明设计的锥形结构预冷器可满足发动机对于预冷器空间的不同要求，提高预冷器结构的灵活性。
Description
技术领域
本发明属于预冷器技术领域，具体涉及一种组合发动机预冷器锥形结构设计方法。
背景技术
在高超声速吸气式组合发动机中使用预冷器将高温来流冷却，可以拓宽飞行器的飞行速度，使发动机在高马赫数状态下正常运行。预冷器是一种结构紧凑的管壳式换热器，为降低流动损失，预冷器一般由多组螺旋膜片并联组成，各膜片包含大量微细管束。预冷器低温工质由一路进气，经过分流结构进入多组螺旋膜片，在微细管内流动，高温空气由外向内冲击微细管束，两工质呈逆流换热。在发动机布局上，预冷器进口与进气道配合，出口与空气压气机配合，常规的预冷器往往为直筒型，但为满足发动机对于预冷器空间的不同要求，提高预冷器结构的灵活性，需要设计一种新的预冷器结构方案。
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：如何设计一种预冷器结构方案，以满足发动机对于预冷器空间的不同要求，提高预冷器结构的灵活性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种组合发动机预冷器锥形结构设计方法，该方法中，将预冷器设计为锥形结构；
在单组螺旋膜片上沿轴向布置多个呈螺旋型的微细管，分布于沿轴向由左到右的不同截面处，各微细管的螺旋起点在同一条直线上，且各微细管在螺旋起点位置的半径逐渐增大；
在单组螺旋膜片上，各微细管的螺旋起点与进集气管相连，且连线与锥形结构的母线方向一致，使得每一组螺旋膜片上的进集气管都为直管；
在单组螺旋膜片上，各微细管螺旋角度相同，各截面处微细管的长度沿轴向由左到右逐渐增大，螺旋终点呈一条直线，使得每一组螺旋膜片上的出集气管都为直管；
在单组螺旋膜片上，各微细管的螺旋终点与出集气管相连，且连线与锥形结构的母线方向一致。
优选地，多组螺旋膜片形成周向阵列。
优选地，微细管内具有低温流体，高温流体由外向内冲击微细管。
本发明还提供了一种利用所述方法设计得到的预冷器锥形结构。
本发明还提供了一种所述预冷器锥形结构的工作方法。
本发明还提供了一种使用所述预冷器锥形结构的组合发动机。
优选地，所述组合发动机为高超声速吸气式组合发动机。
本发明还提供了一种使用所述组合发动机的飞行器。
本发明还提供了一种所述组合发动机的工作方法。
本发明还提供了一种所述飞行器的工作方法。
(三)有益效果
本发明的有益效果主要有：
1)锥形结构预冷器可满足发动机对于预冷器空间的不同要求，提高预冷器结构的灵活性；
2)高温气流的流动方向为：由轴向进气，经过导流转为径向冲击微细管。与直筒型结构相比，预冷器锥形结构使得高温气流方向与微细管趋近于正交，减少流动死区，使流动更加均匀，从而提升换热效果；
3)沿轴向方向不同长度的微细管可平衡由于集气管过长产生的流阻，使各微细管内分流更加均匀。
附图说明
图1为本发明设计的预冷器锥形结构示意图；
图2为本发明的预冷器锥形结构简图；
图3为本发明的预冷器单组螺旋膜片示意图。
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。
本发明设计了一种组合发动机预冷器锥形结构，其设计内容如下：
所述组合发动机预冷器整体为锥形结构；
在单组螺旋膜片上沿轴向布置多个呈螺旋型的微细管，分布于沿轴向由左到右的不同截面处，各微细管的螺旋起点在同一条直线上，且各微细管在螺旋起点位置的半径逐渐增大；
在单组螺旋膜片上，各微细管的螺旋起点与进集气管相连，且连线与锥形结构的母线方向一致；使得每一组螺旋膜片上的进集气管都为直管；
在单组螺旋膜片上，各微细管螺旋角度(旋转角度)相同，由于螺旋起点位置的半径逐渐增大，因此各截面处微细管的长度沿轴向由左到右逐渐增大，螺旋终点呈一条直线，使得每一组螺旋膜片上的出集气管都为直管；
在单组螺旋膜片上，各微细管的螺旋终点与出集气管相连，且连线与锥形结构的母线方向一致；
将多组螺旋膜片形成周向阵列，形成预冷器锥形结构方案。
图1为预冷器锥形结构，微细管1内为低温流体，高温流体由外向内冲击微细管1。
图2为预冷器锥形结构简图，图中1、2、3、4、5为沿轴向的5个截面位置的微细管，各截面微细管的长度沿轴向由左到右逐渐增大。
图3为预冷器单模块示意图，图中1、2、3、4、5为单模块内不同截面处的微细管，6为进气集管位置，7为出气集管位置。
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)
1.一种组合发动机预冷器锥形结构设计方法，其特征在于，该方法中，将预冷器设计为锥形结构；
在单组螺旋膜片上沿轴向布置多个呈螺旋型的微细管，分布于沿轴向由左到右的不同截面处，各微细管的螺旋起点在同一条直线上，且各微细管在螺旋起点位置的半径逐渐增大；
在单组螺旋膜片上，各微细管的螺旋起点与进集气管相连，且连线与锥形结构的母线方向一致，使得每一组螺旋膜片上的进集气管都为直管；
在单组螺旋膜片上，各微细管螺旋角度相同，各截面处微细管的长度沿轴向由左到右逐渐增大，螺旋终点呈一条直线，使得每一组螺旋膜片上的出集气管都为直管；
在单组螺旋膜片上，各微细管的螺旋终点与出集气管相连，且连线与锥形结构的母线方向一致。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多组螺旋膜片形成周向阵列。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，微细管内具有低温流体，高温流体由外向内冲击微细管。
4.一种利用如权利要求1或2或3所述方法设计得到的预冷器锥形结构。
5.一种如权利要求4所述预冷器锥形结构的工作方法。
6.一种使用如权利要求4所述预冷器锥形结构的组合发动机。
7.如权利要求6所述的组合发动机，其特征在于，所述组合发动机为高超声速吸气式组合发动机。
8.一种使用如权利要求6或7所述组合发动机的飞行器。
9.一种如权利要求6或7所述组合发动机的工作方法。
10.一种如权利要求8所述飞行器的工作方法。
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| CN202211303239.7A CN115638053A (zh) | 2022-10-24 | 2022-10-24 | 一种组合发动机预冷器锥形结构设计方法 |
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Publications (1)
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| CN202211303239.7A Pending CN115638053A (zh) | 2022-10-24 | 2022-10-24 | 一种组合发动机预冷器锥形结构设计方法 |
Country Status (1)
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2022
- 2022-10-24 CN CN202211303239.7A patent/CN115638053A/zh active Pending
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