基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道制造技术

本发明专利技术提出了基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道，通过后掠台阶将进入埋入式进气口的前体边界层向两侧排移，并通过导流通道将边界层排离内通道入口。利用此后掠台阶能够减小前体边界层造成的流动损失，提高总压恢复系数。本发明专利技术结构简单，易于实现，经数值仿真验证后能够取得预期效果。验证后能够取得预期效果。验证后能够取得预期效果。

Submerged inlet based on swept back step displacement forebody boundary layer

【技术实现步骤摘要】
基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道


[0001]本专利技术涉及飞行器设计领域，尤其是一种埋入式进气道。

技术介绍

[0002]现代战争对于飞行器性能提出了较高的要求，现代飞行器不仅需要追求更高的战术性能，即高速性、高机动性、低空突防和下视能力等，还需要提高飞行器的生存能力，即隐身能力。目前，隐身能力主要体现在减小雷达的散射面积，研究表明，采用埋入式进气道能够大幅减小雷达散射面积。
[0003]埋入式进气道是一种将进气道进口埋入机身表面，且不存在凸起部分的亚声速进气道。该进气道由于不存在凸起部分，不会使得飞行器增加额外的迎风面积，存在较小的气动阻力、较好的隐身性能、便于箱式发射等诸多优点，故受到了国内外研究者广泛的关注，目前已有多个型号的飞行器上使用了该进气道。由于现有的埋入式进气道无法设置边界层隔道，故进入进气道内的气流边界层较厚，对于整个进气道的性能有着不利的影响。为此，需要发展新的埋入式进气道边界层控制方法，提高埋入式进气道的总压恢复系数。

技术实现思路

[0004]为了在不增加额外的复杂结构的同时提高进气道的总压恢复系数，本专利技术提供了一种基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道，包括进气道进口、位于进气道进口后端并向进气道进口范围内延伸的后唇口、自进气道进口向内凹陷的导流面、自后唇口内向后延伸形成的内通道、位于后唇口两侧的导流通道面，该内通道包括位于后唇口内的圆弧形内表面，该圆弧形内表面的两侧分别与后唇口的两侧连接而形成整体通道结构，自后唇口两侧向中间延伸形成位于后唇口前缘的较前位置的后掠型线，该后掠型线与导流面之间还设有后掠台阶面，该后掠台阶面的前缘与导流面连接，后掠台阶面的后缘与后掠型线连接，且该后掠台阶面与导流面连接处形成波谷形凹陷而后掠台阶面的后缘与后掠型线连接处形成波峰形凸起；所述后掠台阶面自中间向两边形成后掠延展直至与后唇口两侧的导流通道面平整过渡连接。
[0007]本专利技术通过在导流面下游位置设置后掠台阶，可以使得经过机身沿程发展的较厚的边界层被后掠台阶排向两侧，并通过导流通道排出进气道外，减小了边界层对于进气道性能的影响。通过该后掠台阶的设置，在能够实现埋入式进气道优势的同时，巧妙的排除了较厚的边界层，从而提高了进气道的总压恢复系数。同时，本专利技术具有结构简单，不会为飞行器带来额外的重量，易于实现，基本不占用机体空间等优点。
附图说明
[0008]图1是本专利技术埋入式进气道半模构型三维结构示意图；
[0009]图2是本专利技术埋入式气道半模构型仰视图；
[0010]图3是本专利技术埋入式进气道口面三维结构示意图；
[0011]图4是原型埋入式进气道沿程截面总压分布图谱；
[0012]图5是本专利技术带后掠台阶的埋入式进气道沿程截面总压分布图谱；
[0013]图6是原型埋入式进气道出口截面总压分布图谱；
[0014]图7是本专利技术带后掠台阶的埋入式进气道出口截面总压分布图谱；
[0015]图8是本专利技术带后掠台阶的埋入式进气道壁面静压分布图谱。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0017]参阅图1至图3所示，本专利技术公开了一种基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道，该埋入式进气道位于飞行器机身上，并具有与飞行器机身一体的飞行器机身外表面1。进气道进口自该飞行器机身外表面1向内形成埋入式进气道结构。该埋入式进气道还包括位于进气道进口后端并向进气道进口范围内延伸的后唇口2、自进气道进口向内凹陷的导流面3、导流面3与飞行器机身外表面1之间过渡的侧棱4、自后唇口2内向后延伸形成的内通道5、位于后唇口2两侧的导流通道面6。
[0018]该内通道5包括位于后唇口2内的圆弧形内表面7，该圆弧形内表面7的两侧分别与后唇口2的两侧连接而形成整体通道结构。自后唇口2两侧向中间延伸形成位于后唇口前缘的较前位置的后掠型线8，该后掠型线8与导流面3之间还设有后掠台阶面9。该后掠台阶面9的前缘与导流面3连接，后掠台阶面9的后缘与后掠型线8连接。导流通道面6、侧棱4与后唇口2外侧形成导流通道，导流通道面6自内向外倾斜延伸，且导流通道面6在内一端与后掠台阶面平整过渡连接，导流通道面6在外一端与飞行器机身外表面1连接。
[0019]所述后掠型线8为对称型线。且后掠型线8前端形成尖点，并自该尖点向两侧延伸形成弧形型线。所述后掠台阶面9的前缘的型线同样为前端形成尖点、自尖点向两侧延伸形成弧形对称型线，且后掠台阶面9自中间向两边形成后掠延展直至与后唇口2两侧的导流通道面6平整过渡连接。
[0020]在本实施方式中，所述进气道导流面3与后掠台阶面9相交，两壁面结合处做倒圆处理。所述侧棱4位于进气道导流面3两侧，壁面结合处做倒圆处理。所述后唇口2前缘两侧后掠，呈横置的“Λ”字形。所述的后掠台阶面9与后掠型线8相交处做倒圆处理。所述导流通道6位于后唇口2与侧棱4中间，并由进气道内部逐渐向机身表面发展。
[0021]进入埋入式进气道内的气流流经导流面3至后掠台阶面9处时，由于台阶型面对来流产生较强的当地逆压力梯度，横向压力梯度的存在使得边界层内的低能流体随后掠台阶面9的型面被导流至导流通道面6所在的导流通道处，随后被排出进气道外。
[0022]应用实例
[0023]方案介绍：
[0024]设计一个基准原型埋入式进气道和一个带后掠台阶的埋入式进气道，巡航马赫数0.72，出口马赫数0.45。进气道侧棱角4
°
，导流角17
°
，内通道面积扩张比1.18，出口直径256mm。后掠台阶宽为a，高为h，台阶后掠角为α，满足0.40D≤a≤0.41D，0.23D≤h≤0.24D，30
°
≤α≤33
°
其中，D是内通道直径。并通过三维数值仿真对基准原型埋入式进气道和带后
掠台阶的埋入式进气道进行对比分析。
[0025]如图4、图6所示，再现有技术中的原型埋入式进气道方案中，进气道入口前有较厚的前体边界层，边界层经导流面继续发展增厚，同时可以看出，进口侧棱诱导产生了旋涡，并且侧棱旋涡沿流向逐渐发展，进入内通道后在横向压力梯度和整体旋流的作用下逐渐向对称面附近堆积，最终在出口截面侧上方有大范围由旋涡主导的低总压区。
[0026]如图5、图7和图8所示，采用本专利技术中的带后掠台阶的埋入式进气道由于后掠台阶面对来流产生较强的当地逆压力梯度，横向压力梯度的存在使得边界层内的低能流体随后掠台阶的型面被导流至导流通道处，随后被排出进气道外，因此进入内通道的气流下方边界层相对较薄。且该方案由于导流通道的存在，产生的侧棱旋涡顺着导流通道被排出进气道外，因此出口截面上方的低总压区相对较小。故基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道的总压恢复系数相对较大。
[0027]如表1所示，本专利技术带后掠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于后掠台阶排移前体边界层的埋入式进气道，其特征在于：包括进气道进口、位于进气道进口后端的后唇口、自进气道进口向内凹陷的导流面、自后唇口内向后延伸形成的内通道、位于后唇口两侧的导流通道面，该内通道包括位于后唇口内的圆弧形内表面，该圆弧形内表面的两侧分别与后唇口的两侧连接而形成整体通道结构，自后唇口两侧向中间延伸形成位于后唇口前缘的较前位置的后掠型线，该后掠型线与导流面之间还设有后掠台阶面，该后掠台阶面的前缘与导流面连接，后掠台阶面的后缘与后掠型线连接；所述后掠台阶面自中间向两边形成后掠延展直至与后唇口两侧的导流通道面平整过渡连接。2.根据权利要求1所述的埋入式进气道，其特征在于：所述进气道进口自该飞行器机身外表面向内形成埋入式进气道结构；所述导流面向内倾斜延伸，导流面与飞行器机身外表面所成的导流角17
°
≤Ψ≤21
°
，且导流面与飞行器机身外表面之间连接有过渡的侧棱。3.根据权利要求2所述的埋入式进气道，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文忠，丁润晗，王震宇，赵庆伟，李腾飞，袁世杰，杨林林，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：