一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，安装于进气道的底板上，其特征是，包括驱动装置、被推动部件、直线轴承及光轴和转动部件；所述驱动装置固定在底板上；所述驱动装置上设置有丝杆；所述丝杆的顶部与被推动部件相连接；所述被推动部件的顶部与转动部件的一端相连接；所述转动部件的另一端铰接在底板上，转动部件绕铰接的一端进行旋转；所述被推动部件与转动部件之间设置有销轴模块。本发明专利技术所达到的有益效果：本装置由直线电机驱动的直线运动运动距离可连续变化，可根据实际的流量系数需求和喉道高度的需求进行几何调节，进而确保进气道的流量捕获需求和喉道高度需求，保证进气道的气动及起动性能。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置
本专利技术涉及一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，属于进气道模型设计

技术介绍
进气道是高超声速及组合动力飞行器的重要组成部件，它的主要作用是向下游压气机或冲压燃烧室提供具有一定压力、温度及流量的气体。对于宽范围高超声速及组合动力飞行器而言，其飞行马赫数范围十分宽广，进气道不仅要保证能够在设计状态下正常工作且具有优良性能，还要保证在非设计状态下能够稳定工作需求并保证一定的性能需求。当处于非设计工作状态时,进气道能否以较小的阻力及流动损失为发动机提供足够的、满足一定气流品质要求的空气流量将是评价进气道综合气动性能的重要标准。对于宽范围工作的飞行器,飞行速度通常由亚声速扩展到超声速乃至高超声速,而定几何进气道很难满足宽马赫数范围的工作要求。因此必须对进气道采用变几何设计技术以解决非设计状态下进气道与发动机流量匹配,低马赫数自起动以及保证一定进气道气动性能的问题。另外对于组合动力装置，如TBCC和RBCC，变几何进气道也是解决各推进循环之间协调工作和实现模态转换的最佳选择。鉴于变几何进气道在宽马赫数范围工作的气动性能优势,各国学者开展了大量的研究工作。美国“SR-71”飞行器的发动机进气道采用轴对称方案，移动中心锥保证不同飞行马赫数状态下进气道提供需求的气流；法国ONERA进气道采用唇口伸缩的平动式变几何方案；美国X-43A采用唇口转动式变几何方案；日本ATREX采用可调顶板的变几何方案。其中二元超声速进气道由于其设计方法成熟、易于实现飞行器/进气道一体化设计等优点引起国内外众多学者关注，并且已成功应用到诸多飞行试验中。二元超声速进气道通过外压段分段产生的多道斜激波实现对气流的减速增压，该类二元进气道波系结构简单，设计周期短，包括美国的X-43A、X-51A以及澳大利亚的Hyshot多采用常规二级或三级外压缩形式，外压段每块转板均可以绕固定铰链进行转动，以针对不同飞行马赫数改变外压段的压缩角度。基于上述二元进气道的变楔角的气动设计需求，必须相应的设计出能够实现上述变几何过程的几何调节机构并具有明确的调节方法。实际调节机构要求能够最终实现楔板角度的变化，占用空间小且能够输出足够大的转动力矩，保证楔角在有气动力的情况下实现变几何调节。实际应用的进气道多采用液压装置驱动，采用连杆机构传动，改变运动方向或运动形式，但连杆结构所需空间较大，且结构复杂，设计难度较大。在进气道试验过程中，风洞通常对试验模型尺寸有一定限制，要求整个模型在风洞中对来流的堵塞比不高于某个比例，因此驱动装置更要求尽可能位于进气道模型内部，不增加迎风面积，否则将造成风洞难以启动，无法获得需要来流条件。而在进气道试验过程中，通常难以做到连续调节，需要提前设计几个可固定位置，每次试验需要改变压缩角度时人工进入风洞对其位置进行改变并固定，增加了试验的时间成本且极其不方便。在试验过程中除固定的几个预设角度外无法进行其他角度的试验，调节过程不连续。而常用的传动机构如连杆结构，尽管可实现转动与直线运动的转换，但其结构相对复杂，在狭小空间内设计难度较大，经过连杆后的可提供给转动部件的力矩有限，且容易出现故障，难以维护，不适合在进气道试验中应用。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，能够解决在狭小空间内实现将需求的转动转变为直线运动过程，使其能够通过直线驱动装置驱动，并能够实现进气道压缩角度连续无级可调节，并保证较大的转动力矩输出，确保能够在风洞试验过程中有较大气动力作用下实现压缩板顺利转动。可根据实际的流量系数需求和喉道高度的需求对进行几何调节，进而确保进气道的流量捕获需求和喉道高度需求，保证进气道的气动及起动性能。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，安装于进气道的底板上，其特征是，包括驱动装置、被推动部件、直线轴承及光轴和转动部件；所述驱动装置固定在底板上；所述驱动装置上设置有丝杆；所述丝杆的顶部与被推动部件相连接；所述被推动部件的顶部与转动部件的一端相连接；所述转动部件的另一端铰接在底板上，转动部件绕铰接的一端进行旋转；所述被推动部件与转动部件之间设置有销轴模块；所述直线轴承及光轴位于被推动部件的一端，用于限定被推动部件的运动轨迹；所述转动部件通过被推动部件的动作，改变进气道的通道宽度。前述的一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，其特征是，所述驱动装置采用直线步进电机或液压传动装置。前述的一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，其特征是，所述销轴模块包括轨道部件和销轴；所述轨道部件的中部设置有滑动槽；所述销轴位于滑动槽内；所述被推动部件与销轴两端相连接。前述的一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，其特征是，所述销轴在滑动槽内滚动。本专利技术所达到的有益效果：进行几何调节过程中，直线运动距离与压缩角度之间存在一定函数关系，根据需求转动角度可迅速计算出需要直线运动的距离，根据位移传感器反馈的位置亦可准确判断转角大小，转动部件所处位置。由直线电机驱动的直线运动运动距离可连续变化，进而转动件转动角度亦可连续变化即压缩角度连续无级可调，转动部件所处角度可根据需求停留其转动范围内的任意位置。可根据实际的流量系数需求和喉道高度的需求对进行几何调节，进而确保进气道的流量捕获需求和喉道高度需求，保证进气道的气动及起动性能。附图说明图1是本装置的剖面结构示意图；图2是图1的调节部分的结构示意图；图3是销轴部分的结构示意图；图4是被推动部件的结构示意图；图5是调节过程中的几何过程图；图6是图5的另一角度示意图。图中附图标记的含义：1-底板，2-侧板，3-转动部件，4-唇罩，5-扩张段，6-转动部件铰链中心，7-被推动部件，8-直线轴承及光轴，9-销轴，10-电机安装座，11-直线步进电机，12-丝杆，13-轨道部件，14-滑动槽，15-位移传感器，A-转动部件起始位置，B-转动部件终止位置，C-轨道部件起始位置，D-轨道部件终止位置，1'-初始位置产生的斜激波位置，1"-初始位置进气道捕获的最边缘流线位置，2'-终止位置产生的斜激波位置，2"-终止位置进气道捕获的最边缘流线位置，H-进气道捕获高度，H1-初始位置进气道捕获远前方的自由流管高度，H2-终止位置进气道捕获远前方的自由流管高度，h1为初始位置喉道高度，h2为终止位置喉道高度。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本装置主要由直线步进电机(或液压传动装置)，直线位移传感器，直接被推动部件，直线轴承及光轴，销轴，轨道部件,转动部件构成。本实施例中以直线步进电机为例进行说明。此外，本实施例中还添加有位移传感器，位移传感器本质上是直接感知某一运动部件的直线位移距离，而具体的安装方式与模型本身及采用的传感器种类及其要求的安装方式有关。以文本中的模型为例，选用的接触式的普通直线位移变送器，可安装于底板固定，其弹簧头部(伸缩部分)与被推动部件或直线轴承底部平面相接触，甚至可以加工一小平面与电机丝杆相连，再抵住此平面。简而言之，其只要能够正确感知需要反馈的直线运动距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，安装于进气道的底板上，其特征是，包括驱动装置、被推动部件、直线轴承及光轴和转动部件；所述驱动装置固定在底板上；所述驱动装置上设置有丝杆；所述丝杆的顶部与被推动部件相连接；所述被推动部件的顶部与转动部件的一端相连接；所述转动部件的另一端铰接在底板上，转动部件绕铰接的一端进行旋转；所述被推动部件与转动部件之间设置有销轴模块；所述直线轴承及光轴位于被推动部件的一端，用于限定被推动部件的运动轨迹；所述转动部件通过被推动部件的动作，改变进气道的通道宽度。

【技术特征摘要】
1.一种压缩角度连续可调的进气道几何调节装置，安装于进气道的底板上，其特征是，包括驱动装置、被推动部件、直线轴承及光轴和转动部件；所述驱动装置固定在底板上；所述驱动装置上设置有丝杆；所述丝杆的顶部与被推动部件相连接；所述被推动部件的顶部与转动部件的一端相连接；所述转动部件的另一端铰接在底板上，转动部件绕铰接的一端进行旋转；所述被推动部件与转动部件之间设置有销轴模块；所述直线轴承及光轴位于被推动部件的一端，用于限定被推动部件的运动轨迹；所述转动部件通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁化成，王云飞，张锦昇，刘君，高明，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32