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进气道-机身构型机身/进气道一体化

2022/07/16132 作者:佚名
导读:机身/进气道一体化归根到底是机身与动力装置特性的匹配。飞机设计中,如以嵌入式的机翼根部为进气道入口,保证了机身附面层保持在进气道外面;然而,进气道亚声速导管损失和不良速度场分布效应的负面影响,与单台发动机由分叉进气道供气,在偏航时产生的流量不对称分布的周期效应结合在一起,使发动机性能大受影响。这里的分叉进气道,在国外被称之为“双进口进气道”。通常,这种流量不对称的流动现象,其最终结果是进气道总压恢

图1 机身/进气道一体化归根到底是机身与动力装置特性的匹配。飞机设计中,如以嵌入式的机翼根部为进气道入口,保证了机身附面层保持在进气道外面;然而,进气道亚声速导管损失和不良速度场分布效应的负面影响,与单台发动机由分叉进气道供气,在偏航时产生的流量不对称分布的周期效应结合在一起,使发动机性能大受影响。这里的分叉进气道,在国外被称之为“双进口进气道”。通常,这种流量不对称的流动现象,其最终结果是进气道总压恢复突然下降,使进入发动机的速度场分布显著恶化,影响进/发匹配;此外,如果气流在机身两侧管道之间振荡,就会引起压力快速变化而出现进气道音爆的噪声,并引起飞机振动。出现在其中的流动不稳定性,是飞机设计不能允许的。其解决的工程措施是,避免两侧进气导管的拐弯过急,并适度地延长共同管道的长度,使两股气流汇合后的静压力平衡功能保持到下游的压气机进口处。

图2 没有预压缩作用的皮托式进气道,在大Ma数飞行的情况下,仅产生一道简单的正激波,造成很大的总压损失。但是,这个损失可由生成若干道较弱的斜激波(经过进口中心锥体或楔形板预压缩表面),而不是仅通过一道简单的强激波来减少。例如,皮托式进气道在Ma=2.0的总压损失为27% ,当在进口内插入了一块简单(单级)楔形体的时候,可以减少到9%(见图1)。对于腹部进气道,完全可采用一体化设计,将楔板转化成前机身下表面凸出的一块斜坡,从而简化了进气道的设计,降低了制造难度,减轻了总质量。该一体化设计缩比模型的侧视细节参见图2。

进气道9%的压力损失将减小动力装置净推力约15% ,并增大燃油消耗率约6% 。虽然附加一块适当的楔形体要付出其复杂性、成本、质量和亚声速阻力为代价,但有了更多的倾斜压缩表面,总压损失可以更进一步降低,这一点,对于急需“增推减阻”的飞机设计或改进改型,显然有重大意义。

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