一种高超声速内并联三通道进气道调节装置制造方法及图纸

一种高超声速内并联三通道进气道调节装置，涉及高超声速飞行器的内并联三通道进气道。设有转轴、主分流板、电机、挡板、主动齿条、从动齿条、副分流板、回转弹簧和圆柱齿轮；所述主分流板、主动齿条和挡板连接，副分流板和从动齿条连接，回转弹簧设在副分流板的一端；高超声速内并联三通道进气道包括外压段、分流段、转轴、涡轮通道、火箭通道、冲压通道涡轮通道和火箭通道之间的隔板、火箭通道和冲压通道的隔板、进气道壁面上的挡板槽。

A Hypersonic Three-Channel Inlet Adjustment Device with Inner Parallel Connection

A hypersonic three-channel in-parallel intake regulating device relates to an in-parallel three-channel intake of a hypersonic vehicle. There are spindle, main shunt plate, motor, baffle, active rack, driven rack, secondary shunt plate, rotary spring and cylindrical gear; the main shunt plate, active rack and baffle are connected, the secondary shunt plate and driven rack are connected, and the rotary spring is located at one end of the secondary shunt plate; the hypersonic internal shunt three-channel inlet includes external pressure section, shunt section, rotary shaft, turbine channel and fire. The baffle between the rocket passage and the turbine passage of the rocket passage, the baffle groove on the wall of the rocket passage and the ram passage, and the baffle groove on the wall of the intake passage.

【技术实现步骤摘要】
一种高超声速内并联三通道进气道调节装置
本技术涉及高超声速飞行器的内并联三通道进气道，尤其是涉及一种高超声速内并联三通道进气道调节装置。
技术介绍
各类航空器现有的动力系统，包括活塞发动机、涡轮类喷气发动机、冲压发动机和火箭发动机，均有各自的工作范围和性能优劣。综合以上几种发动机的特性，为得到更广泛的工作范围和更出色的性能，研究者针对不同的研究目标，提出了涡轮基组合循环发动机(简称TBCC)、空气涡轮火箭/冲压组合循环发动机(简称ATR)及火箭基组合循环发动机(简称RBCC)等多种组合循环动力系统，并进行了大量的研究和试验(张蒙正,李平,陈祖奎.组合循环动力系统面临的挑战及前景[J].火箭推进,2009,35(1):1-8)。组合循环发动机工作范围广、可重复使用、经济性强，因此在未来的国防和空间商业化应用中具有日益重要的地位。TBCC动力由涡轮类喷气发动机和冲压发动机组合而成，典型的双通道TBCC进气道采用并联布局，气体进入进气道后，通过调节挡板实现涡轮和冲压模态的转变。但是，涡轮模态向冲压模态转换过程中，存在推力不足的问题，即“推力鸿沟”现象。另外，工作模态转换过程中涡轮和冲压通道的相容与匹配性加大了推进系统的复杂性和进气系统的设计难度。(张华军,郭荣伟,谢旅荣.内并联型TBCC进气道方案设计及验证[J].航空动力学报,2012,27(11):2475-2483.)RBCC动力由火箭发动机和冲压发动机组合而成，考虑到火箭发动机较好的加速特性和较大的推重比(黄伟,罗世彬,王振国.火箭基组合循环(RBCC)发动机性能分析[J].火箭推进,2007,33(5):6-10.)，结合TBCC和RBCC两种方案的优点，可在涡轮和冲压双通道进气道的基础上增加一个火箭通道，组成三通道进气道，帮助解决涡轮和冲压模态的转换与衔接问题，对应的发动机称为TriJet。TriJet发动机虽然能有效解决双通道TBCC的接力难题，但是其固有的三通道结构布局增加了结构复杂度，不同模态之间的进气控制增加了设计难度。因此，进一步优化三通道结构、增强进气可控性，意义重大。
技术实现思路
本技术的目的旨在提供一种高超声速内并联三通道进气道调节装置。本技术设有转轴、主分流板、电机、挡板、主动齿条、从动齿条、副分流板、回转弹簧和圆柱齿轮；所述主分流板、主动齿条和挡板连接，副分流板和从动齿条连接，回转弹簧设在副分流板的一端；高超声速内并联三通道进气道包括外压段、分流段、转轴、涡轮通道、火箭通道、冲压通道涡轮通道和火箭通道之间的隔板、火箭通道和冲压通道的隔板、进气道壁面上的挡板槽；当处于涡轮模态时，所述主分流板紧贴分流段壁面，副分流板紧贴涡轮通道与火箭通道之间的隔板；当涡轮模态向火箭模态转级时，电机驱动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮与主动齿条啮合，从而带动主分流板和挡板绕转轴转动，转级完成后进入火箭模态；当火箭模态转向冲压模态时，电机驱动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮与主动齿条啮合，从而带动主分流板和挡板绕转轴转动，同时，从动齿条与主动齿条啮合，带动副分流板转动，转级完成后进入冲压模态。所述主分流板的固定端用转轴连接在唇口处，主分流板的另一端为自由端，自由端、主动齿条与挡板连接，根据模态转换需要，所述电机通过圆柱齿轮驱动主动齿条转动，从而带动与主动齿条连接的主分流板和挡板转动。所述主分流板的长度、转轴到挡板槽中心线的距离、转轴到涡轮通道与火箭通道的隔板头部的距离、转轴到火箭通道和冲压通道之间的隔板头部的距离，四者相等，形成一个以转轴为轴线，转轴到挡板槽中心线的距离为半径的圆柱，其圆柱面经过进气道内两块隔板的头部。当主分流板旋转时，自由端刚好经过进气道内两块隔板的头部。所述主动齿条和从动齿条，在圆柱上，从主分流板的自由端逆时针出发，选取一段弧，该弧向进气道侧面拉伸并赋以挡板槽的宽度形成挡板，对该弧形成主动齿条，在主动齿条左侧布满与圆柱齿轮相同的齿，右侧下部光滑无齿；所述从动齿条采用主动齿条相同的形状和大小，从动齿条左侧布满与主动齿条相同的齿，从动齿条右侧光滑无齿。所述副分流板的固定端用回转弹簧连接在涡轮通道和火箭通道之间的隔板上，副分流板的另一端为自由端，自由端与从动齿条连接，根据模态转换需要，所述主动齿条与从动齿条啮合，从而带动与从动齿条连接的副分流板转动。本技术的优点：所述飞行器有涡轮、火箭和冲压三个工作模态，空气来流需分别进入不同的通道以满足对应的工作模态，本技术通过电机驱动齿轮，然后带动分流板转动以调节模态之间的转换，解决了宽马赫数下的起动问题，结构简单实用，重量轻。分流板分为主分流板和副分流板，转级时，挡板起到支撑主动齿条的作用，同时防止气流进入主分流板上方的死区，副分流板保证了气流在火箭通道的自然过渡，气流较为光顺，损失较小。另外，在涡轮模态和火箭模态时，可根据具体需要，调节主分流板和挡板的位置，以达到调节喉道面积的要求。附图说明图1是高超声速内并联三通道进气道的总体结构示意图。图2是高超声速内并联三通道进气道的半剖结构示意图。图3是高超声速内并联三通道进气道调节机构的示意图。图4是高超声速内并联三通道进气道调节机构涡轮模态位置示意图。图5是高超声速内并联三通道进气道调节机构火箭模态位置示意图。图6是高超声速内并联三通道进气道调节机构冲压模态位置示意图。具体实施方式以下实施例将结合附图对本技术作进一步的说明。如图1～3所示，本技术实施例设有转轴3、主分流板11、电机12、挡板13、主动齿条14、从动齿条15、副分流板16、回转弹簧10和圆柱齿轮17；所述主分流板11、主动齿条14和挡板13连接，副分流板16和从动齿条15连接，回转弹簧10设在副分流板16的一端；高超声速内并联三通道进气道包括外压段2、分流段4、转轴3、涡轮通道9、火箭通道8、冲压通道7、涡轮通道和火箭通道之间的隔板5、火箭通道和冲压通道的隔板6、进气道壁面上的挡板槽18；当处于涡轮模态时，所述主分流板11紧贴分流段4壁面，副分流板16紧贴涡轮通道与火箭通道之间的隔板5；当涡轮模态向火箭模态转级时，电机12驱动圆柱齿轮17转动，圆柱齿轮17与主动齿条14啮合，从而带动主分流板11和挡板13绕转轴3转动，转级完成后进入火箭模态；当火箭模态转向冲压模态时，电机12驱动圆柱齿轮17转动，圆柱齿轮17与主动齿条14啮合，从而带动主分流板11和挡板13绕转轴3转动，同时，从动齿条15与主动齿条14啮合，带动副分流板16转动，转级完成后进入冲压模态。在图2中，标记19为挡板槽中心线。在图4～6中，1表示进气来流。所述主分流板11的固定端可用转轴3连接在唇口处，主分流板11的另一端为自由端；副分流板16的固定端用回转弹簧10连接在涡轮通道和火箭通道之间的隔板5上，根据模态转换需要，所述电机12通过圆柱齿轮17驱动主动齿条14转动，从而带动与主动齿条14连接的主分流板11和挡板13转动。高超声速飞行器起飞时，调节机构初始位置如图4所示，此时为涡轮模态，三通道同时打开，主分流板11紧贴进气道分流段4壁面，副分流板16紧贴涡轮通道与火箭通道之间的隔板5，火箭发动机和冲压发动机处于不工作状态，气体进入涡轮喷气发动机产生动力，使飞行器加速至2马赫。然后，当涡轮模态向火箭模态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高超声速内并联三通道进气道调节装置，其特征在于设有转轴、主分流板、电机、挡板、主动齿条、从动齿条、副分流板、回转弹簧和圆柱齿轮；所述主分流板、主动齿条和挡板连接，副分流板和从动齿条连接，回转弹簧设在副分流板的一端；高超声速内并联三通道进气道包括外压段、分流段、转轴、涡轮通道、火箭通道、冲压通道涡轮通道和火箭通道之间的隔板、火箭通道和冲压通道的隔板、进气道壁面上的挡板槽；当处于涡轮模态时，所述主分流板紧贴分流段壁面，副分流板紧贴涡轮通道与火箭通道之间的隔板；当涡轮模态向火箭模态转级时，电机驱动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮与主动齿条啮合，从而带动主分流板和挡板绕转轴转动，转级完成后进入火箭模态；当火箭模态转向冲压模态时，电机驱动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮与主动齿条啮合，从而带动主分流板和挡板绕转轴转动，同时，从动齿条与主动齿条啮合，带动副分流板转动，转级完成后进入冲压模态。

【技术特征摘要】
1.一种高超声速内并联三通道进气道调节装置，其特征在于设有转轴、主分流板、电机、挡板、主动齿条、从动齿条、副分流板、回转弹簧和圆柱齿轮；所述主分流板、主动齿条和挡板连接，副分流板和从动齿条连接，回转弹簧设在副分流板的一端；高超声速内并联三通道进气道包括外压段、分流段、转轴、涡轮通道、火箭通道、冲压通道涡轮通道和火箭通道之间的隔板、火箭通道和冲压通道的隔板、进气道壁面上的挡板槽；当处于涡轮模态时，所述主分流板紧贴分流段壁面，副分流板紧贴涡轮通道与火箭通道之间的隔板；当涡轮模态向火箭模态转级时，电机驱动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮与主动齿条啮合，从而带动主分流板和挡板绕转轴转动，转级完成后进入火箭模态；当火箭模态转向冲压模态时，电机驱动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮与主动齿条啮合，从而带动主分流板和挡板绕转轴转动，同时，从动齿条与主动齿条啮合，带动副分流板转动，转级完成后进入冲压模态。2.如权利要求1所述一种高超声速内并联三通道进气道调节装置，其特征在于所述主分流板的固定端用转轴连接在唇口处，主分流板的另一端为自由端，自由端、主动齿条与挡板连接，根据模态转换需要，所述电机通过圆柱齿轮驱动主动齿条转动，从而带动与主动齿条连接的主...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤延铖，楚国庆，邱若凡，张旭，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：新型
国别省市：福建,35