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高超声速进气道唇口旋转装置及试验方法


技术摘要:
本发明涉及进气道流动控制技术领域,公开了高超声速进气道唇口旋转装置及试验方法,包括固定在进气道模型两侧的前端上部带轴孔的侧壁,侧壁之间的上缘位置设置有唇罩;唇罩的前缘位置设置有带摇臂和轴孔的旋转唇口,旋转唇口通过旋转轴、旋转轴垫片、旋转轴螺母活动连  全部
背景技术:
吸气式高超声速推进技术是当前国内外研究的热点,高超声速进气道作为推进系 统的关键部件,其主要作用是对自由来流进行减速增压,提供稳定的气流供给燃烧室燃烧, 进气道气动性能的优劣直接影响着高超声速推进系统的性能。高超声速进气道的工作范围 很宽,如马赫数工作范围常常为Ma4-~Ma6 之间,有些甚至高达Ma12以上。在如此宽广范围 内要让固定几何进气道始终保持高气动性能是不可能的,而使用变几何方法则可让进气道 一直保持较高的气动性能。因此国外TBCC、RBCC组合动力的研究领域普遍使用变几何进气 道。另一方面,在风洞试验中,使用固定几何进气道时,当进气道内收缩比较大时,往往出现 进气道无法起动的情况,从而导致试验失败,这时使用变几何进气道则可以让进气道保持 起动或实现重起动,从而确保试验顺利进行。 因此使用变几何进气道,或实现进气道的变几何是一项重要的技术措施。同时,实 现进气道的变几何还是研究进气道内收缩比分配、开展进气道激波边界层干扰的有效途 径。国内外实现进气道的变几何有多种方案,常见的是平移唇口与旋转唇口。美国在GTX项 目采用了平移方案,在X-43A飞行器上则采用了旋转方案,后者还在飞行试验中成功实现, 但相关具体设计由于保密原因均没有对外公开。国内在进气道的变几何上尚局限在地面研 究,且均以静态改变唇口为主(即试验前改变唇口角度与位置,试验中保持不变,试验后再 次改变唇口角度与位置并继续试验)。 综上,现有技术方案无法在试验过程中对进气道唇口进行实时调整,无法达到实 时变几何控制的要求,从而无法在试验过程中改善进气道的气动性能。
技术实现要素:
基于以上问题,本发明提供高超声速进气道唇口旋转装置及试验方法,通过控制 直线电机带动推杆伸缩,使摇臂带动旋转唇口绕旋转轴旋转,从而实现进气道的打开或关 闭;并实现进气道收缩比可变的变几何过程,以此获得旋转唇口的最大自起动角以及旋转 唇口的最小可起动角。 为解决以上技术问题,本发明提供了高超声速进气道唇口旋转装置,包括固定在 进气道模型两侧的侧壁,两个所述侧壁之间的上缘位置设置有唇罩;所述唇罩的前缘位置 设置有带轴孔的旋转唇口,所述旋转唇口通过旋转轴活动连接于所述侧壁之间;所述唇罩 的顶部固定有直线电机,所述直线电机的转轴前端安装有推杆;所述旋转唇口上固定有摇 臂,所述摇臂与所述推杆驱动连接。 进一步地,旋转唇口通过旋转轴、旋转轴垫片、旋转轴螺母固定在侧壁之间,旋转 轴在轴端设有锁紧螺母。 3 CN 111577465 A 说 明 书 2/4 页 进一步地,旋转唇口的摇臂顶部开设有滑槽,所述推杆通过销轴、销轴垫片、销轴 螺母与旋转唇口的摇臂的滑槽相连。 为解决上述技术问题,本发明还提供了高超声速进气道唇口旋转装置的试验方 法,包括如下步骤: S1、第一车试验前控制直线电机,将旋转唇口旋转到其内壁面与水平面成10°角, 然后风洞开车试验,此状态下进气道没有起动; S2、在S1中进气道没有起动状态下,不停车继续吹风并控制直线电机逐步推动旋 转唇口旋转至进气道处于关闭状态,在进气道关闭前,观察到进气道恢复起动;并确定进气 道恢复起动时唇口内壁面与水平面夹角,即为旋转唇口的最大自起动角; S3、在同一车次中继续控制直线电机,拉动旋转唇口直到其内壁面再次与水平面 成10°角时,进气道一直处于起动状态,此时风洞停车; S4、第二车试验前,控制直线电机,将旋转唇口旋转到进气道关闭状态,然后风洞 开车,待流场稳定后再控制直线电机拉动旋转唇口到旋转唇口内壁面与水平面成10°角,此 时进气道顺利起动; S5、在S4中的同一车次里,继续控制电机拉动旋转唇口,直到进气道进入不起动状 态,此时确定旋转唇口内壁面与水平面的角度,由此获得最小可起动角。 与现有技术相比,本发明的有益效果是: 1 .本发明通过控制直线电机带动推杆伸缩,使摇臂带动旋转唇口绕旋转轴旋转, 从而实现进气道的打开或关闭;并实现进气道收缩比可变的变几何过程,以此获得旋转唇 口的最大自起动角以及旋转唇口的最小可起动角。 2.通过控制直线电机调整旋转唇口的角度,让不起动的进气道恢复起动。 附图说明 图1为实施1和2中高超声速进气道唇口旋转装置的结构示意图; 图2为实施1和2中组成高超声速进气道唇口旋转装置的零部件拆分图; 图3为实施例2中进气道处于关闭状态的结构示意图; 图4为实施例2中进气道处于设计状态的结构示意图; 图5为实施例2中进气道处于最大张角状态的结构示意图; 其中:1、旋转唇口;2、旋转轴;3、旋转轴垫片;4、旋转轴螺母;5、销轴;6、销轴垫片; 7、销轴螺母;8、推杆;9、直线电机;10、进气道模型;11、唇罩;12、侧壁;13、摇臂。
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