本发明专利技术涉及一种火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构及方法，通过在内压段分离包可能存在的区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，其长边和气流方向平行，放掉分离包以实现进气道通流，从而拓展进气道的工作范围。解决当高超声速进气道工作于接力点马赫数以下至很低的超声速状态，一般不起动。内压段顶板一侧产生较大的分离包，流场结构复杂，性能严重下降的问题，极大拓宽定几何混压式进气道的工作范围，实现进气道在接力点马赫数以下正常工作，并将进气道的最低工作马赫数降至2.0以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构及方法，当来流马赫数明显小于进气道自起动马赫数时，可通过该方法实现进气道正常工作。
技术介绍
火箭基组合动力发动机(RBCC)，由火箭发动机和冲压发动机融合而成，兼顾了这两种发动机的优点，有望在未来成为替代火箭的一种新的天地往返运输系统的理想动力。高超声速进气道作为该发动机的关键部件之一，必然成为需尽快攻克的关键技术。目前高超声速进气道一般为混压式。混压式进气道具有内压段，从而导致其存在起动问题。当来流马赫数小于其自起动马赫数时，进气道不起动，流场中存在大面积分离，性能严重下降。起动问题限制了进气道的工作马赫数范围。随着RBCC发动机研制的逐步推进，要求进气道在极低的马赫数下也能正常工作，这就急需一种能有效拓宽进气道工作范围的方法，从而可使冲压模块能在更低的马赫数下产生推力，以提高发动机性能，确保RBCC发动机在很大的工作包线内具有较高的经济性。目前，高超声速进气道的工作范围主要在Ma4?7+内，其转级马赫数在Ma4左右，故进气道设计时一般最低工作马赫数略低于Ma4。为了实现Ma4自起动，多采用槽向放气槽(放气槽和气流方向垂直)辅助，如文献1:刘媛，金志光，张堃元，等.高超进气道自适应泄压槽的设计参数分析.航空动力学报.2013.23(6):1313 - 1321.;文献2:张晓嘉，岳连捷，张新宇.大内收缩比二元高超声速进气道波系配置特性.推进技术.2012.33(4):505 —509.;文献3:贺永杰，马高建，刘志伟.通过附面层泄除提高定几何混压式进气道性能的方法研宄.航空兵器.2010.。这种放气槽设置方式应用广泛。不同于这种方式，文献4:南向军，张堃元，金志光，李永洲.矩形转圆形进气道马赫5正8°攻角启动性能分析.南京航空航天大学学报，2012，44 (2):146-151.。采用了沿流向的放气槽(放气槽和气流方向平行)，以实现进气道在高马赫数，大攻角状态的起动。对于高超声速进气道，放气槽一般用于实现接力点自起动及改善流场。随着RBCC发动机研制的推进，要求进气道能在尽可能大的范围内稳定高效工作。这就要求高超进气道在接力点以下很大范围内也能正常工作。目前，通过放气槽来实现进气道工作下限极大拓展的方法鲜见于公开文献。当高超声速进气道工作于接力点马赫数以下至很低的超声速状态，一般不起动。内压段顶板一侧产生较大的分离包，流场结构复杂，性能严重下降。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构及方法，通过在内压段分离包可能存在的区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，其长边和气流方向平行，放掉分离包以实现进气道通流，从而拓展进气道的工作范围。技术方案一种火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构，其特征在于:在火箭基组合动力发动机的高超声速进气道内压段分离包存在区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，矩形放气槽的长边与气流方向平行。火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构，其特征在于:在火箭基组合动力发动机的高超声速进气道内压段分离包存在区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，矩形放气槽的长边与气流方向平行。所述矩形放气槽最前缘对应于分离包前缘或唇口激波和顶板相交位置，后缘对应于分离包后缘或唇口激波和顶板相交位置。所述矩形放气槽宽度Wb彡1mm,矩形放气槽数目η = (0.2?0.5).(ff/ff b)，取整；其中:W为进气道宽。所述矩形放气槽与顶板处夹角α〈90°。一种实现权所述任一结构的方法，其特征在于步骤如下:步骤1:根据设计要求确定的进气道的正常工作范围，采用数值模拟分析的方法确定分离包的位置；步骤2:在分离包存在区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，矩形放气槽的长边与气流方向平行；所述矩形放气槽最前缘对应于分离包前缘或唇口激波和顶板相交位置，后缘对应于分离包后缘或唇口激波和顶板相交位置；所述矩形放气槽的宽度Wb^ 10mm，矩形放气槽数目η = (0.2?0.5).(ff/ff b)，取整；所述矩形放气槽与顶板处夹角 α〈90。ο有益效果本专利技术提出的一种火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构及方法，通过在内压段分离包可能存在的区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，其长边和气流方向平行，放掉分离包以实现进气道通流，从而拓展进气道的工作范围。解决当高超声速进气道工作于接力点马赫数以下至很低的超声速状态，一般不起动。内压段顶板一侧产生较大的分离包，流场结构复杂，性能严重下降的问题，极大拓宽定几何混压式进气道的工作范围，实现进气道在接力点马赫数以下正常工作，并将进气道的最低工作马赫数降至2.0以下。本专利技术与现有技术相比的有益效果是:1、沿流向的放气槽具有很大的适应性，能极大降低进气道的最低工作马赫数。2、该方法不受进气道几何形状的限制，可应用于各种类型的混压式进气道。【附图说明】图1:为一个混压式进气道设置的沿流向的放气槽结构示意图【具体实施方式】现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述:本专利技术实施例:针对某高超进气道，假设自起动马赫数为4.0，向下拓展其工作范围，最低至Ma2.0o采用CFD预测进气道在Ma2.0?4.0范围内顶板上分离包存在的区域或进气道唇口激波和顶板相交位置的区域(如部分状态无分离则采用后者)。在该区域设置放气槽，其最前缘对应于Ma2.0状态分离包前缘或唇口激波和顶板相交位置。其后缘对应于Ma4.0状态分离包后缘或唇口激波和顶板相交位置。确定放气槽宽度Wb彡10mm，放气槽数目η = (0.2?0.5).(W/Wb)，取整。非矩形截面的按曲线尺寸计算。确定放气槽通道和顶板处夹角α，一般取α〈90°。 为了实现放气量可控，还可设置放气槽开关。在进气道正常工作的前提下，减小放气槽通道面积，提高进气道性能。调节规律通过风洞试验确定。具体实施例如下:图1为一个二元定几何混压式进气道的应用实例，为方便显示，仅显示半宽。I为进气道唇口板，2为进气道顶板，3为设计的放气槽(图中为3道)，4为放气通道和顶板的夹角。1、针对一个定几何二元混压式进气道，设计沿流向的放气槽。该进气道设计点为Ma6，可在Ma4-7范围内正常工作，自起动马赫数为4。进气道长1600mm，内压段长390mm，宽度为230mm。侧板为前掠构型。2、通过数值模拟分析，当来流马赫数在Ma2?4范围时，进气道不起动。分离包位于内压段内，在距前缘1300?1600mm区域。为此在该区域内设置放气槽，放气槽宽度Wb取为10mm，由于进气道宽W为230mm，计算后确定并排均布6道放气槽。放气槽流道和顶板夹角α取为26°。数值模拟表明，设置放气槽后，进气道可在Mal.5?4范围内正常工作，从而成功将进气道工作范围拓宽至Mal.5?7。【主权项】1.一种火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构，其特征在于:在火箭基组合动力发动机的高超声速进气道内压段分离包存在区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，矩形放气槽的长边与气流方向平行。2.根据权利要求1所述火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构，其特征在于:所述矩形放气槽最本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种火箭基组合动力发动机拓宽定几何进气道工作范围的结构，其特征在于：在火箭基组合动力发动机的高超声速进气道内压段分离包存在区域的顶板压缩面上开沿流向的矩形放气槽，矩形放气槽的长边与气流方向平行。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：南向军，张浩，严俊峰，张留欢，吕奇伟，王君，张蒙正，赵虹，路媛媛，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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