短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置制造方法及图纸

短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置，涉及短距垂直起降飞机进气道温度畸变预防技术领域，该装置包括发动机仓、一号射流装置、二号射流装置和三号射流装置，发动机仓内部安装压气机，所述的一号射流装置和二号射流装置位于发动机仓的两侧与发动机仓连接，所述的三号射流装置位于发动机仓的底部与与发动机仓连接。本发明专利技术通过改变高温气体的流动方向使之远离进气道，从而达到抑制近场吸入的效果。在机腹安装以飞机中轴线对称的射流喷口形成屏障，一方面可以阻止高温气体流向进气道并改变其流动方向，另一方面从射流喷口吹出的冷气与高温气体充分混合，高温气体得以冷却。高温气体得以冷却。高温气体得以冷却。

【技术实现步骤摘要】
短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置


[0001]本专利技术涉及短距垂直起降飞机进气道温度畸变预防
，特别涉及短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置。

技术介绍

[0002]上个世纪50年代开始，短距垂直起降战斗机受到各个军事强国的青睐，经过数十年的发展，“鹞”式、雅克
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38、雅克
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141和F
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35B相继登上历史舞台。其中，F
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35B为当代最先进的短距垂直起降战斗机，采用了“升力风扇+巡航发动机”复合型推力系统，在未来很长的一段时间内该推力系统将引领短距垂直起降战斗机的研发方向。
[0003]目前，虽然短距垂直起降飞机的研发取得了成功，但依然未能有效解决热流吸入和地面侵蚀等问题。热流吸入给短距垂直起降飞机带来了安全隐患，包括发动机推力下降，发动机喘振，严重时可能会造成发动机熄火停车。究其原因，主要是飞机接近地面多股射流冲击地面形成十分复杂的流场，流场中高温燃气在机身的干扰和流场气流的夹带作用下流至进气道附近被其吸入，热流吸入造成进气道平均温度升高和温度畸变。
[0004]流场中的高温燃气将以两种方式被吸入发动机进气道，分别是远场吸入和近场吸入。远场吸入是由于前喷管入射地面后形成壁面射流，壁面射流在地面流动且气流动量逐渐减小，在浮力作用下与地面分离，若受到逆风影响或飞机以低速向前移动时就会被吸入进气道；除上述情况外，壁面射流在流动过程中与逆风的低速边界层流相遇，这导致壁面射流与地面分离并形成“马蹄”涡，这种涡便会在远场流的夹带作用下被吸入飞机进气道。远场吸入对进气道热流吸入的影响与逆风来流的速度有关，壁面射流与地面存在一个分离点，其距离飞机进气道的位置会随着风速的变化而变化，离飞机越近，热流吸入受远场吸入的影响则越显著。近场吸入是由于“热流喷泉”上洗而造成的。两个或两个以上的喷管射流冲击地面并向各个方向扩散形成径向壁面射流，来自不同冲击点的壁面射流相遇碰撞挤压形成向上的“热流喷泉”并冲击机腹。如此以来，喷管射流、壁面射流和“热流喷泉”之间便会形成回流区，高温燃气在回流区的卷吸作用下流至进气道附近被进气道吸入。近场吸入与飞机距离地面的高度有关，高度越高，喷管射流冲击地面后形成壁面射流的气流动量越小，“热流喷泉”的气流动量也因此减小，“热流喷泉”不仅没有足够的能量到达机腹，而且在上升的过程中逐渐耗散。
[0005]热流吸入虽然存在两种方式，但远场吸入的危害比近场吸入小，因为向外扩散的壁面射流流动距离较远，在与空气的充分混合下温度大幅降低，而“热流喷泉”扩散范围小，来不及与空气混合便被吸入进气道，因此近场吸入是进气道温度畸变的主要来源。
[0006]针对进气道热流吸入的问题，1997年发表在美国航空航天学会(AIAA)的“Inlet Hot Gas Ingestion(HGI)and Its Control in V/STOL Aircraft”一文提出在AV
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8B机腹安装挡板来阻断并高温气流的流动并改变其流动方向，该措施对于进气道热流吸入有很好的抑制效果，但这些挡板固定在机身底部，无法收回，不仅增加了飞机的重量，也无法满足当代对战斗机的隐身要求。波音公司还在进气道唇口位置安装了挡板，该方法可以阻挡高
温气流进入进气道，此时高温气流已经在流场中充分发展且温度有所降低，该方法抑制热流吸入的效果较好，但同样会增加飞机的重量和影响飞机的隐身性能。2002年发表在美国航空航天学会(AIAA)的“The JSF STOVL Performance Process from Small
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Scale Database to Flight Test Demonstration”一文中展示了X
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32B抑制热流吸入的射流屏系统。该射流屏系统由两个位于升力喷管前的喷口组成，一个喷口在飞机的中轴线上，另一个喷口与飞机中轴线垂直，两个喷口呈“T”字型分布。X
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32B上的射流屏主要阻挡的是向前流动的“热流喷泉”，对于向飞机两侧的流动的“热流喷泉”无能为力。2017年发表于《风机技术》的《F
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35B对转升力风扇研究展望》指出升力风扇向下喷出的冷空气减缓了对地面的烧蚀问题，同时阻隔了轴流发动机喷出的气体吸入进气道。然而，升力风扇阻隔的也仅仅是向前流动的高温气流，对于向飞机两侧流动的高温气流却是束手无措。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置，通过改变高温气体的流动方向使之远离进气道，从而达到抑制近场吸入的效果，在机腹安装以飞机中轴线对称的射流喷口形成屏障，一方面可以阻止高温气体流向进气道并改变其流动方向，另一方面从射流喷口吹出的冷气与高温气体充分混合，高温气体得以冷却。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0009]短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置，包括发动机仓、一号射流装置、二号射流装置和三号射流装置，发动机仓内部安装压气机，所述的一号射流装置和二号射流装置位于发动机仓的两侧与发动机仓连接，所述的三号射流装置位于发动机仓的底部与与发动机仓连接。
[0010]进一步的，所述的一号射流装置、二号射流装置和三号射流装置包括圆转方桶体、二元转接段和二元扩张喷管，所述的圆转方桶体包括水平段，一号射流装置和二号射流装置的圆转方桶体还包括弯曲段，三号射流装置的圆转方桶体的水平段垂直放置，水平段上端与发动机仓内部安装的压气机连接，水平段下端与二元转接段连接；一号射流装置和二号射流装置的圆转方桶体的水平段水平放置，水平段一端与发动机仓内部安装的压气机连接，另一端与弯曲段连接，弯曲段的下端与二元转接段连接；所述的二元转接段包括竖直扩张段与竖直段，竖直扩张段上端与圆转方桶体连接，竖直扩张段下端与竖直段连接，竖直段底部与二元扩张喷管的入口相连接。
[0011]进一步的，所述的圆转方桶体中安装流量控制器。
[0012]进一步的，所述的一号射流装置和二号射流装置的圆转方桶体弯曲段的弯曲角度在60度
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90度之间。
[0013]进一步的，所述的圆柱方筒体水平段为内部中空的圆柱形。
[0014]进一步的，所述的二元转接段内部为中空结构，二元转接段的竖直扩张段为槽口形状，二元扩张喷管内部也为中空结构，二元扩张喷管的出口为槽口形状。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术通过改变高温气体的流动方向使之远离进气道，从而达到抑制近场吸入的效果。在机腹安装以飞机中轴线对称的射流喷口形成屏障，一方面可以阻止高温气体流向
进气道并改变其流动方向，另一方面从射流喷口吹出的冷气与高温气体充分混合，高温气体得以冷却。
附图说明
[0017]图1是本专利技术提供的短距垂直起降飞机近地面热流喷泉的形成过程；
[0018]图2是本专利技术提供的热流喷泉冲刷机腹后高温气体在飞机下方的流动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置，其特征在于，包括发动机仓、一号射流装置、二号射流装置和三号射流装置，发动机仓内部安装压气机，所述的一号射流装置和二号射流装置位于发动机仓的两侧与发动机仓连接，所述的三号射流装置位于发动机仓的底部与与发动机仓连接。2.根据权利要求1所述的一种短距垂直起降飞机进气道温度畸变的抑制装置，其特征在于，所述的一号射流装置、二号射流装置和三号射流装置包括圆转方桶体、二元转接段和二元扩张喷管，所述的圆转方桶体包括水平段，一号射流装置和二号射流装置的圆转方桶体还包括弯曲段，三号射流装置的圆转方桶体的水平段垂直放置，水平段上端与发动机仓内部安装的压气机连接，水平段下端与二元转接段连接；一号射流装置和二号射流装置的圆转方桶体的水平段水平放置，水平段一端与发动机仓内部安装的压气机连接，另一端与弯曲段连接，弯曲段的下端与二元转接段连接；所述的二元转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春，李广超，赵志奇，何洪斌，赵长宇，张魏，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：