一种S型流道流动控制变参数测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种S型流道主动流动控制变参数测试系统，包括弯曲段，以及弯曲段两端连接的平直段，在弯曲段可拆卸安装可更换插板，且在待测试位置处的可更换插板上设置安装槽；在安装槽内安装可更换流体振荡器，可更换流体振荡器与安装槽之间可拆卸连接；可更换流体振荡器的射流出口朝向弯曲段内部流道；本系统通过更换可更换插板、以及可更换插板上不同位置的安装槽可以实现对待测试位置的更换，同时通过更换可更换流体振荡器实现对射流角度、激励器数量、间距等因素的改变，因此本系统能够快速、方便的调节影响S型进气道内部主动流动控制的各种影响参数。动控制的各种影响参数。动控制的各种影响参数。

【技术实现步骤摘要】
一种S型流道流动控制变参数测试系统


[0001]本技术涉及主动流动控制
，尤其是一种S型流道流动控制变参数测试系统。

技术介绍

[0002]随着战斗机设计技术的提高，现代战斗机的生存能力受到的关注日益增加，而隐身性能是当中不可忽视的一项。发动机作为战斗机热量主要排放部件，对其部件的遮蔽程度将很大程度影响到隐身性能，S形进气道因其独特的构造可以对发动机叶片进行一定程度的遮挡，可以有效降低可供雷达监测的反射面，所以成为了该课题的解决方案之一且已在诸多研制中的隐身战斗机，无人机等多处中得到了广泛应用。
[0003]然而，研究中发现S形进气道的几何特征也使其内部流场趋于复杂。在大曲率弯曲段会存在强逆压梯度最终导致流动分离现象，随之而来可能会使进气道出口截面总压恢复系数降低，从而减小发动机整体的有效推力。同时，该流动分离现象还将造成进气道出口截面出现较大的总压畸变以及二次旋流，这可能诱使发动机发生喘振。为了提高发动机工作范围和工作效率，进而提升战机性能，非常有必要对S形进气道的分离流动进行有效控制，通过被动或主动流动控制手段改善进气道出口的流场品质。
[0004]最常见的被动流动控制方案是涡流发生器，其在管道中合适的位置将自发诱导产生的漩涡等一系列流体结构与边界层相互作用，这将加剧边界层内部能量的交换，从而达到抑制边界层分离的目的。然而该种控制方法，虽然结构简单，但是一般只在特定的一些工况下表现良好。而主动流动控制方案，结构会相对而言更加复杂，但是其能够根据实际工况所需进行主动调节，有着良好的变工况性能，故对于运行工况多变的战斗机而言，合理设计的主动流动控制方案是比较理想可行的控制方案。
[0005]主动流动控制需要引入外界扰动和能量注入，与稳态吹气/吸气方法相比，基于周期性非稳态激励的主动流动控制方法效率更高，以附加动量系数来计算，其效率可以提升两个数量级，这在各种领域内的应用研究中都得到了验证。这些周期性非稳态的扰动由各种激励器产生，比较典型的激励器有合成射流激励器，等离子体激励器，流体振荡器等等。但是航空发动机内的工作条件恶劣，对所有零部件的可靠性要求极高，使用非稳态流动控制的难点就在于缺乏结构简单、可靠性高的激励器。
[0006]流体振荡器是一种在入口输入给定压力气源，在出口产生周期性振荡射流的主动控制装置。由于其无可移动部件、结构简单、出口设流动量大、自激振荡、自激维持等优点，极大地引起了研究人员的兴趣。
[0007]目前有关射流振荡器的测试及分析更多的应用于外流中，然而，对于S型进气道内部分离流动方面的控制问题，振荡射流器的应用及测试方案还有待进一步完善。由于流体振荡器本身的出口尺寸小，影响区域有限，而受控制的区域相比之下一般较大。为了将流体振荡器应用到实际的流动分离控制场景当中，需要在被控制的流动区域内布置一系列的流体振荡器阵列。由此，就在被控制区域的表面形成了一系列的离散型周期性的振荡射流激
励。将流体振荡器的内部流道与进气道的壁面设计相结合，从外部或者航空发动机内引入高压气源，通过调节流体振荡器流道进口处的压力，在振荡器出口处形成所需的振荡射流工作频率和幅值，由此将会在不增加现有飞机结构复杂性、不降低其可靠性和安全性的前提下，同时实现飞机飞行阻力和进气道尺寸的降低，以及发动机工作裕度的大幅提高。基于自激发振荡射流主动激励的S型进气道内流动分离主动控制技术同时结合了主动流动控制效率高，以及被动流动控制可靠性高/安全性高的优点，以被动控制的形式获得了主动控制的良好效果。能够显著降低S型进气道流动损失，提高发动机进口气流品质，同时兼顾了安全性、可靠性以及系统结构的复杂性，在实际工程应用上具有广阔的前景。
[0008]在S型进气道内部流动的主动调节控制效果，跟射流激励的位置、激励的角度、激励器的分布位置、激励器的个数、激励射流的速度和频率密切相关。但是流体振荡器的设计几何结构一旦确定，当工作介质特性不变时，其随进口压力变化的频率响应特性、速度响应特性也随之确定。只能通过调节进口压力，来调节激励速度和激励频率。为了定量研究以上不同激励参数对S型进气道/流道内流动品质的影响，需要进行大量的参数化实验研究，除了激励速度和频率外，还包括射流激励位置、激励角度、激励器个数、激励器分布位置的影响。每组参数的组合都需要S型进气道壁面上加工出多个流体振荡器的复杂流道，这就导致试验成本过高、试验周期过长。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种S型流道流动控制变参数测试系统，通过模块化设计能够满足多种设计参数及加工精度要求，提高便利性的同时保证试验本身的准确性。
[0010]本技术所采用的技术方案如下：
[0011]一种S型流道流动控制变参数测试系统，包括：
[0012]弯曲段，
[0013]设置在弯曲段的可更换插板，所述可更换插板可拆卸安装在弯曲段；
[0014]在待测试位置处的可更换插板上设置安装槽；
[0015]安装在安装槽内的可更换流体振荡器，所述可更换流体振荡器与安装槽之间可拆卸连接，所述可更换流体振荡器的射流出口朝向弯曲段内部流道；
[0016]设置在弯曲段两端的平直段，所述平直段与弯曲段内部平滑连接。
[0017]进一步，所述弯曲段上每个位置处的可更换插板都备有多块，一部分可更换插板上不开设安装槽，在另一部分可更换插板上的不同位置开设安装槽。
[0018]进一步，在所述弯曲段设置单个待测试位置，或多个测试位置。
[0019]进一步，所述可更换流体振荡器包括连接部，以及连接部上部的上凸部，上凸部为带有斜坡的凸块；可更换流体振荡器内振荡器阵列的射流出口设置在上凸部的上表面。
[0020]进一步，所述安装槽为与上凸部相配合的带斜坡槽，上凸部与安装槽扣合连接；连接部与可更换插板之间通过连接件可拆卸连接。
[0021]进一步，相邻所述可更换插板之间、可更换插板与相邻平直段之间均设计为相互配合的阶梯状，再利用连接件可拆卸连接。
[0022]进一步，所述可更换流体振荡器内设置振荡器阵列，振荡器阵列射流喷射方向与
内部流道之间夹角为α，α取值范围为15
°
至90
°
。
[0023]进一步，不同射流角度的振荡器阵列的射流出口位置相同。
[0024]进一步，所述振荡器阵列采用松弛型振荡器、音波型振荡器、康达扫掠型振荡器或射流耦合型振荡器。
[0025]进一步，所述可更换流体振荡器由振荡器安装侧和盖板构成，振荡器安装侧7设置振荡器阵列，振荡器安装侧与盖板之间固定连接。
[0026]进一步，所述可更换流体振荡器是采用CNC精密机械加工成型、一体化3D打印成型、或其他成型方式。
[0027]有益效果
[0028]1、本技术提出的一种S型流道流动控制变参数测试系统，采用可更换插板与可更换流体振荡器阵列的双重可更换结构；其中，通过改变可更换插板上扣合槽的位置，就可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种S型流道流动控制变参数测试系统，其特征在于，包括：弯曲段(1)，设置在弯曲段(1)的可更换插板(4)，所述可更换插板(4)可拆卸安装在弯曲段(1)；在待测试位置处的可更换插板(4)上设置安装槽(5)；安装在安装槽(5)内的可更换流体振荡器(6)，所述可更换流体振荡器(6)与安装槽(5)之间可拆卸连接，所述可更换流体振荡器(6)的射流出口朝向弯曲段(1)内部流道；设置在弯曲段(1)两端的平直段，所述平直段与弯曲段(1)内部平滑连接。2.根据权利要求1所述的一种S型流道流动控制变参数测试系统，其特征在于，所述弯曲段(1)上每个位置处的可更换插板(4)都备有多块，一部分可更换插板(4)上不开设安装槽(5)，在另一部分可更换插板(4)上的不同位置开设安装槽(5)。3.根据权利要求1所述的一种S型流道流动控制变参数测试系统，其特征在于，在所述弯曲段(1)设置单个待测试位置，或多个测试位置。4.根据权利要求1所述的一种S型流道流动控制变参数测试系统，其特征在于，所述可更换流体振荡器(6)包括连接部(6
‑
2)，以及连接部(6
‑
2)上部的上凸部(6
‑
1)，上凸部(6
‑
1)为带有斜坡的凸块；可更换流体振荡器(6)内振荡器阵列的射流出口(6
‑
4)设置在上凸部(6
‑
1)的上表面。5.根据权利要求4所述的一种S型流道流动控制变参数测试系统，其特征在于，所述安装槽(5)为与上凸部(6
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王士奇，宋金升，陈前景，邵冬，罗斌，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：新型
国别省市：