航空发动机短舱、飞行器、航空发动机短舱设计方法技术

本发明专利技术公开了一种航空发动机短舱、飞行器、航空发动机短舱设计方法。其中所述航空发动机短舱设计方法包括以下步骤：S1、获得航空发动机短舱的外表面的第一转捩位置分布；S2、在所述第一转捩位置前布置吸气缝，所述吸气缝被配置为从短舱外向内吸气，针对具有所述吸气缝的航空发动机短舱进行分析，获得第二转捩位置分布；S3、调整吸气缝的参数，重复步骤S2，获得不同吸气缝的参数下的转捩位置分布，直到获取最佳航空发动机短舱设计方案。通过在第一转捩位置前布置吸气缝，可以提升短舱表面的层流流动浸润面积，从而降低短舱表面的摩擦阻力，提升短舱的气动性能，并通过不断调整吸气缝的参数，保证布置吸气缝后的短舱表面层流流动面积能够增加。积能够增加。积能够增加。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机短舱、飞行器、航空发动机短舱设计方法


[0001]本专利技术涉及发动机短舱领域，具体涉及一种航空发动机短舱、飞行器、航空发动机短舱设计方法。

技术介绍

[0002]随着大涵道比涡扇发动机技术的快速发展，其几何尺寸的增大导致了发动机短舱阻力在全机阻力中所占的比例迅速增加，短舱表面摩阻是短舱的主要阻力来源之一。所以，减小短舱摩擦阻力是十分必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中短舱摩擦阻力较大的缺陷，提供一种航空发动机短舱、飞行器、航空发动机短舱设计方法。
[0004]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0005]一种航空发动机短舱设计方法，所述航空发动机短舱设计方法包括以下步骤：
[0006]S1、获得航空发动机短舱的外表面的第一转捩位置分布；
[0007]S2、在所述第一转捩位置前布置吸气缝，所述吸气缝被配置为从短舱外向内吸气，针对具有所述吸气缝的航空发动机短舱进行分析，获得第二转捩位置分布；
[0008]S3、调整吸气缝的参数，重复步骤S2，获得不同吸气缝的参数下的转捩位置分布，直到获取最佳航空发动机短舱设计方案。
[0009]在本方案中，通过在第一转捩位置前布置吸气缝，使得第二转捩位置分布相对于第一转捩位置分布更加靠后，可以提升短舱表面的层流流动浸润面积，从而降低短舱表面的摩擦阻力，提升短舱的气动性能，并通过不断调整吸气缝的参数，优化转捩位置分布，保证布置吸气缝后的短舱表面层流流动面积能够增加。
[0010]较佳地，所述吸气缝的参数包括吸气缝的宽度、吸气量、吸气缝的位置、吸气缝的数量。
[0011]较佳地，所述吸气缝的宽度调节范围为1～5mm。
[0012]较佳地，所述吸气量的调节范围为0.05～0.2kg/s。
[0013]较佳地，所述步骤S1包括：
[0014]S11、建立航空发动机短舱气动外形数学模型；
[0015]S12、对航空发动机短舱气动外形数学模型进行数值仿真分析，获得航空发动机短舱表面的转捩位置分布。
[0016]较佳地，所述步骤S2包括：
[0017]S21、通过改变航空发动机短舱气动外形数学模型，调节所述吸气缝的参数。
[0018]较佳地，所述吸气缝的数量为一个或多个。
[0019]较佳地，所述吸气缝为环形。
[0020]一种航空发动机短舱，所述航空发动机短舱由如前所述的航空发动机短舱设计方
法设计得到。
[0021]较佳地，所述航空发动机短舱包括吸气装置，所述吸气装置位于所述航空发动机短舱的内部并临近于所述吸气缝。
[0022]一种飞行器，所述飞行器包括如前所述的航空发动机短舱。
[0023]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的航空发动机短舱设计方法通过在短舱的第一转捩位置前布置吸气缝，使得第二转捩位置分布相对于第一转捩位置分布更加靠后，可以提升短舱表面的层流流动浸润面积，从而降低短舱表面的摩擦阻力，提升短舱的气动性能，并通过不断调整吸气缝的参数，优化转捩位置分布，保证布置吸气缝后的短舱表面层流流动面积能够增加。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一实施例的航空发动机短舱设计方法的流程图。
[0025]图2为航空发动机短舱的数学模型示意图。
[0026]图3为航空发动机短舱的第一转捩位置分布图。
[0027]图4为航空发动机短舱设置吸气缝后的转捩位置分布图，此时吸气缝不吸气。
[0028]图5为航空发动机短舱设置吸气缝后的转捩位置分布图，此时吸气缝吸气。
[0029]附图标记说明
[0030]航空发动机短舱 1
[0031]吸气缝 2
[0032]第一转捩位置 10
[0033]第二转捩位置 20
具体实施方式
[0034]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0035]本实施例提供一种航空发动机短舱设计方法，如图1所示，所述航空发动机短舱设计方法包括以下步骤：
[0036]S1、获得航空发动机短舱1的外表面的第一转捩位置分布；
[0037]S2、在所述第一转捩位置前布置吸气缝，所述吸气缝被配置为从短舱外向内吸气，针对具有所述吸气缝的航空发动机短舱1进行分析，获得第二转捩位置分布；
[0038]S3、调整吸气缝的参数，重复步骤S2，获得不同吸气缝的参数下的转捩位置分布，直到获取最佳航空发动机短舱1设计方案。
[0039]通过在第一转捩位置10前布置吸气缝，使得第二转捩位置20分布相对于第一转捩位置分布更加靠后，可以提升短舱表面的层流流动浸润面积，从而降低短舱表面的摩擦阻力，提升短舱的气动性能，并通过不断调整吸气缝的参数，优化转捩位置分布，保证布置吸气缝后的短舱表面层流流动面积能够增加。
[0040]扩大层流区域对于减小摩擦阻力的能够产生有利的作用。相同雷诺数时，湍流边界层摩擦阻力约为层流边界层摩擦阻力的10倍，尽可能延迟转捩的发生，扩大模型表面上层流流动的区域，减小湍流浸润面积，从而减小湍流摩擦阻力，是流动控制减阻的有效手
段。
[0041]在短舱外表面实现一定长度的层流，有利于减小飞机的表面摩阻，提高飞机的经济性。此外，短舱不追求升力、力矩等气动性能，在气动设计方面的约束较少，且不受横流不稳定和附着线转捩问题的困扰，所以短舱层流减阻非常切实可行。
[0042]作为优选的实施方式，所述步骤S1包括：
[0043]S11、建立航空发动机短舱1气动外形数学模型；
[0044]S12、对航空发动机短舱1气动外形数学模型进行数值仿真分析，获得航空发动机短舱1表面的转捩位置分布。
[0045]作为优选的实施方式，在建立数学模型时，首先，采用四阶NURBS曲线生成短舱剖面的二维型线，型线通过如下公式确定：
[0046][0047]上式中，w
i
为NURBS曲线的权因子；P
i
为NURBS曲线的控制顶点；i为控制顶点、权因子和样条基函数的编号；n为控制顶点、权因子和样条基函数样条数量；k为NURBS曲线的阶次；u为NURBS曲线的参变量，u
i
≤u≤u
i+1
；基函数N
i,k
(u)为k次规范B样条基函数，通常是由“节点矢量”U＝[u1,u2,
…
,u
n+k+1
](u0≤u1…
≤u
n+k+1
)及德布尔
‑
考克斯的递推定义确定。
[0048]其次，采用三阶NURBS曲线生成短舱周向型线，形成短舱三维模型的数据框架，短舱外形示意如图2所示。
[0049]在本实施例中，步骤S2包括：
[0050]S21、通过改变航空发动机短舱气动外形数学模型，调节吸气缝的参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机短舱设计方法，其特征在于，所述航空发动机短舱设计方法包括以下步骤：S1、获得航空发动机短舱的外表面的第一转捩位置分布；S2、在所述第一转捩位置前布置吸气缝，所述吸气缝能够从所述短舱外向内吸气，针对具有所述吸气缝的航空发动机短舱进行分析，获得第二转捩位置分布；S3、调整吸气缝的参数，重复步骤S2，获得不同吸气缝的参数下的转捩位置分布，直到获取最佳航空发动机短舱设计方案。2.如权利要求1所述的航空发动机短舱设计方法，其特征在于，所述吸气缝的参数包括吸气缝的宽度、吸气量、吸气缝的位置、吸气缝的数量。3.如权利要求2所述的航空发动机短舱设计方法，其特征在于，所述吸气缝的宽度调节范围为1～5mm。4.如权利要求2所述的航空发动机短舱设计方法，其特征在于，所述吸气量的调节范围为0.05～0.2kg/s。5.如权利要求1所述的航空发动机短舱设计方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11、建立航空发动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟勇健，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：