本发明专利技术公开了一种基于功能样机的冲压发动机验证方法，包括以下步骤：根据目标指标进行初步评估与选型，以获取特性参数；根据分系统功能进行建模，并且输入特性参数，以完成进气道建模、燃烧室建模、尾喷管建模与控制系统建模得到截面参数及接口配置；根据截面参数及接口配置进行特性计算分析，以获取特性参数影响规律曲线；根据特性参数影响规律曲对发动机的数字化建模与性能分析进行验证。本发明专利技术实施例的验证方法，通过功能样机建模及特性分析对发动机进行验证，大大提升发动机的初步设计和验证效率，从而为发动机总体方案设计与评估提供保证。本发明专利技术还公开了一种基于功能样机的冲压发动机验证系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机
，特别涉及一种基于功能样机的冲压发动机验证方法 及验证系统。
技术介绍
随着研制指标的逐步提高及研制周期的大幅缩短，冲压发动机必须采用先进的虚 拟样机技术改进现有的设计模式，以提升发动机的设计质量。冲压发动机虚拟样机可以分 解为如下四种样机：功能样机（FM)、构造样机（SM)、性能样机（PM)和工艺样机（CM)，其中， 功能样机是方案论证阶段最为重要的样机模型。功能样机包含建模和特性仿真两部分，功 能建模是对发动机初步功能要求的建模实现，为接下来构造样机的结构尺寸确定，为控制 调节方案的选择提供输入，同时初步验证发动机各种特性参数的合理性。 参照图1所示，相关技术中的串行冲压发动机特性预估方法，首先输入高度、速 度、余气系数等已知参数，根据进气道计算方法得到进气道出口截面参数；根据热力学计算 方法得到燃烧室的气体参数，并确定燃烧室出口截面参数；然后根据喷管特性计算得到喷 管出口气体参数，最后计算推力和比冲等总体特性参数。对比技术指标，综合评估总体要求 的满足性。若不满足，则重新定义输入参数，并进行迭代计算，直到满足要求为止，最后依据 合理的计算结果开展性能计算，完成整个预估过程。 然而，上述方法在整个过程需要多次交互，修改繁琐，过程复杂，效率低，无法充分 考虑几何结构对总体特性的影响，并且无法在计算过程考虑多种计算方法对计算结果的影 响，以及无法进行多算例对比和参数敏感性分析等，存在缺陷，亟待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。 为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于功能样机的冲压发动机验证方法，该 验证方法可以通过功能样机建模及特性分析对发动机进行验证，简单便捷。 本专利技术的另一个目的在于提出一种基于功能样机的冲压发动机验证系统。 为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于功能样机的冲压发动机验 证方法，包括以下步骤：根据目标指标进行初步评估与选型，具体包括冲压发动机选型、确 定飞行状态、燃料选择及热力计算，以获取特性参数；根据分系统功能进行建模，并且输入 所述特性参数，以完成进气道建模、燃烧室建模、尾喷管建模与控制系统建模得到截面参数 及接口配置；根据所述截面参数及接口配置进行特性计算分析，具体包括各截面的气动参 数计算、参数匹配计算、发动机功能特性计算、仿真计算，以获取特性参数影响规律曲线；以 及根据所述特性参数影响规律曲线对发动机的数字化建模与性能分析进行验证。。 根据本专利技术实施例提出的基于功能样机的冲压发动机验证方法，首先进行初步评 估与选型，同时并行开展进行分系统功能建模及特性参数输入，最后可同步完成特性计算 分析，并最终完成总体技术指标进行综合评估，实现对发动机的数字化建模与性能分析进 行验证，大大提升发动机的初步设计和验证效率，从而为发动机总体方案设计与评估提供 保证。 另外，根据本专利技术上述实施例的基于功能样机的冲压发动机验证方法还可以具有 如下附加的技术特征： 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在冲压发动机选型中，根据以下公式获取发 动机的直径D : 其中，Frf为有效推力，C 为有效推力系数，q"为来流动压，δ为发动机燃烧室单 边壁厚。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过结构选型、燃料选择、空气流量、燃油流 量、燃料热力计算、燃烧室综合系数进行燃烧室建模。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过喷管特征参数与匹配计算进行尾喷管 建模。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在发动机功能特性计算中，具体包括设计点 下几何参数的确定及发动机性能计算、非设计状态下发动机性能计算、特征截面参数计算 与临界参数计算。 本专利技术另一方面实施例提出了一种基于功能样机的冲压发动机验证系统，包括： 评估及选型模块，用于根据目标指标进行初步评估与选型，具体包括冲压发动机选型、确定 飞行状态、燃料选择及热力计算，以获取特性参数；建模及输入模块，用于根据分系统功能 进行建模，并且输入所述特性参数，以完成进气道建模、燃烧室建模、尾喷管建模与控制系 统建模得到截面参数及接口配置；特性分析模块，用于根据所述截面参数及接口配置进行 特性计算分析，具体包括各截面的气动参数计算、参数匹配计算、发动机功能特性计算、仿 真计算，以获取特性参数影响规律曲线；以及验证模块，用于根据所述特性参数影响规律曲 线对发动机的数字化建模与性能分析进行验证。。 根据本专利技术实施例提出的基于功能样机的冲压发动机验证系统，首先进行初步评 估与选型，同时并行开展进行分系统功能建模及特性参数输入，最后可同步完成特性计算 分析，并最终完成总体技术指标进行综合评估，实现对发动机的数字化建模与性能分析进 行验证，大大提升发动机的初步设计和验证效率，从而为发动机总体方案设计与评估提供 保证。 另外，根据本专利技术上述实施例的基于功能样机的冲压发动机验证系统还可以具有 如下附加的技术特征： 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在冲压发动机选型中，根据以下公式获取发 动机的直径D : 其中，Frf为有效推力，C 为有效推力系数，q"为来流动压，δ为发动机燃烧室单 边壁厚。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过结构选型、燃料选择、空气流量、燃油流 量、燃料热力计算、燃烧室综合系数进行燃烧室建模。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过喷管特征参数与匹配计算进行尾喷管 建模。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在发动机功能特性计算中，具体包括设计点 下几何参数的确定及发动机性能计算、非设计状态下发动机性能计算、特征截面参数计算 与临界参数计算。 本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【附图说明】 本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中： 图1为相关技术中串行冲压发动机特性预估方法的流程图； 图2为根据本专利技术实施例的基于功能样机的冲压发动机验证方法的流程图； 图3为根据本专利技术一个实施例的基于功能样机的冲压发动机验证方法的流程图； 图4为根据本专利技术一个实施例的冲压发动机功能样机建模示意图； 图5为根据本专利技术一个实施例的发动机特性截面示意图； 图6为根据本专利技术一个实施例的推力系数随马赫数的变化曲线示意图； 图7为根据本专利技术一个实施例的比冲随来流马赫数的变化曲线示意图； 图8为根据本专利技术一个实施例的推力系数随高度的变化曲线示意图； 图9为根据本专利技术一个实施例的比冲随飞行高度的变化曲线示意图； 图10为根据本专利技术一个实施例的推力系数随余气系数的变化曲线示意图； 图11为根据本专利技术一个实施例的比冲随余气系数的变化曲线示意图；以及 图12为根据本专利技术实施例的基于功能样机的冲压发动机验证的结构示意图。【具体实施方式】 下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。 此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于功能样机的冲压发动机验证方法，其特征在于，包括以下步骤：根据目标指标进行初步评估与选型，具体包括冲压发动机选型、确定飞行状态、燃料选择及热力计算，以获取特性参数；根据分系统功能进行建模，并且输入所述特性参数，以完成进气道建模、燃烧室建模、尾喷管建模与控制系统建模得到截面参数及接口配置；根据所述截面参数及接口配置进行特性计算分析，具体包括各截面的气动参数计算、参数匹配计算、发动机功能特性计算、仿真计算，以获取特性参数影响规律曲线；以及根据所述特性参数影响规律曲线对发动机的数字化建模与性能分析进行验证。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王西雁，孔祥龙，张硕，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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