【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器发动机热防护领域，具体涉及一种发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法。
技术介绍
1、对于飞行器，目前常用的发动机壳体弹壁线缆主要有两类，一类是将弹壁线缆布置在发动机壳体外侧，在发动机壳体外壁使用线缆隔热罩保护发动机壳体外壁线缆；另一类是将弹壁线缆布置在发动机壳体内侧，使用绝热层保护内壁线缆。
2、对于将弹壁线缆布置在发动机壳体外侧，采用线缆隔热罩保护线缆方案，由于隔热罩在发动机壳体的周向形成了局部凸起，在飞行器飞行过程中，隔热罩凸起位置的气动加热增强，局部电磁环境恶化，且隔热罩与发动机壳体外壁连接处的气动剪切作用也较强，存在问题如下：在飞行器的气动外形方面，采用外壁线缆隔热罩结构会导致发动机壳体外壁周向的凸起，不利于飞行器发动机舱段整体气动外形的保持，这对飞行器的气动性能可能会带来不利的影响；在结构设计及制造工艺方面，对于线缆隔热罩而言，要具备较强的热防护能力、防电磁干扰能力，以及发动机与发动机壳体的连接处要进行强度增加处理；在与发射平台的适配性方面，采用外壁线缆隔热罩的结构方案，其引起的局部凸起可能存在与发射平台接口尺寸难以匹配的风险；在贮运方面，凸起的外壁线缆隔热罩在贮运过程中存在磕碰的风险，需要做额外的缓冲防护处理，对贮运箱的抗冲击能力具有更高的要求。
3、对于将弹壁线缆布置在发动机壳体内侧，使用绝热层保护内壁线缆的方案，这类方案对绝热层的隔热效果、线缆在发动机壳体内壁周向的具体布置位置具有较高的要求。尤其是线缆在发动机壳体内壁布置方位的选取方面，如何根据飞行器飞行过程中发
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，以克服现有发动机壳体弹壁线缆布线过程存在的问题。
2、为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，包括：
4、将飞行器飞行主动段的发动机内壁过载烧蚀区域的分布、飞行器飞行全过程的发动机外壁气动加热的分布作为弹壁线缆的设计约束，确定弹壁线缆在发动机壳体周向的布置位置；
5、采用将弹壁线缆布置在发动机壳体内壁上的方式，并将弹壁线缆包裹在热防护材料绝热层中形成热防护结构；其中，绝热层的外壁与发动机壳体内壁贴合，绝热层的内壁与发动机装药处的外壁贴合。
6、进一步地，所述确定弹壁线缆在发动机壳体周向的布置位置，具体原则为：
7、避开飞行器飞行主动段的发动机内壁过载烧蚀区域及受影响的邻近区域：
8、；
9、其中，表示存在，表示弹壁线缆在发动机壳体周向的布置角度， k表示发动机内壁过载烧蚀区域的边界裕量， α表示发动机内壁过载烧蚀区域在发动机壳体周向分布的角度，,表示飞行器主动段的最小、最大方位角；
10、在根据弹体坐标系 y轴和 z轴逆时针旋转划分后的发动机壳体外壁的四个区域：迎风面、右侧面、背风面、左侧面中，选取平均热流密度最小的区域进行布置；
11、弹壁线缆在发动机壳体内壁上的周向位置分布不应与发动机内的其他零部件发生干涉。
12、进一步地，所述飞行器飞行主动段的发动机内壁过载烧蚀区域及受影响的邻近区域，具体确定方法为：
13、根据飞行器飞行主动段的飞行横向过载的大小以及方向，获得发动机内壁过载烧蚀区域在发动机壳体内壁的周向位置分布；
14、结合飞行器飞行弹道数据，按照飞行器飞行力学原理进行弹道解算，通过弹体坐标系的 y向过载和 z向过载合成，可得到飞行横向过载；
15、取飞行横向过载方位角的反向一侧对应的发动机壳体内壁位置，作为发动机内壁过载烧蚀区；
16、将飞行器主动段的最大飞行时间记为，当飞行横向过载随时间 t变化时，方位角也随时间 t的变化范围为，其中；表示飞行器主动段的最小、最大方位角；
17、定义发动机内壁过载烧蚀区域在发动机壳体周向分布的角度为 α，则有：
18、；
19、定义发动机内壁过载烧蚀区域的边界裕量为 k，其中；发动机内壁过载烧蚀区域及受影响的邻近区域 sgz定义为：
20、。
21、进一步地，所述发动机壳体外壁的四个区域的确定方法为：
22、在飞行器弹体坐标系基础上，在 yoz平面中将弹体坐标系的 y轴和 z轴逆时针旋转45°，则在 yoz平面内发动机壳体的外壁将由旋转后的 y轴和 z轴划分为四个圆心角为90°的区域，其中正下方即为迎风面，右侧区域为右侧面，正上方区域为背风面，左侧区域为左侧面。
23、进一步地，所述平均热流密度的确定方法为：
24、飞行器飞行全过程的发动机外壁气动加热也是结合飞行弹道数据，通过计算流体力学方法，获得发动机壳体外壁的表面热流密度随时间的变化规律；
25、将所述变化规律按照划分的四个区域进行分区，得到每个区域的热流密度；再将每个区域的热流密度分别进行空间平均，分别得到每个区域随时间变化的平均热流密度。
26、进一步地，所述防护结构中，绝热层的内壁到弹壁线缆的厚度 din的确定方法为：
27、选取发动机壳体内与绝热层内壁接近区域的温度 tin( t)作为绝热层的内壁区域的温度边界条件，其中时间，为飞行器主动段的最大飞行时间，定义弹壁线缆的许用工作温度为 ta，初始温度为选为环境温度 t0；
28、建立第一传热有限元模型，获取绝热层材料的密度、比热容、热传导系数；从绝热层的内壁到弹壁线缆的传热过程仅考虑热传导；通过有限元计算，对于 din，在0~ tact时间范围内，当弹壁线缆靠近绝热层内壁一侧的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述确定弹壁线缆在发动机壳体周向的布置位置，具体原则为：
3.根据权利要求2所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述飞行器飞行主动段的发动机内壁过载烧蚀区域及受影响的邻近区域，具体确定方法为：
4.根据权利要求2所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述发动机壳体外壁的四个区域的确定方法为：
5.根据权利要求2所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述平均热流密度的确定方法为：
6.根据权利要求1所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述防护结构中，绝热层的内壁到弹壁线缆的厚度的确定方法为：
7.根据权利要求2所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述防护结构中，绝热层的外壁到弹壁线缆的厚度的确定方法为：
8.根据权利要求1所述
9.根据权利要求8所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，定义热防护涂层在发动机壳体外壁的周向分布的角度为，定义发动机壳体弹壁线缆布线位置的边界裕量为l，其中；则有：；
10.根据权利要求8所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，对于热防护涂层的厚度的选取通过建立第三传热有限元模型得到；
...【技术特征摘要】
1.一种发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述确定弹壁线缆在发动机壳体周向的布置位置，具体原则为：
3.根据权利要求2所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述飞行器飞行主动段的发动机内壁过载烧蚀区域及受影响的邻近区域，具体确定方法为：
4.根据权利要求2所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述发动机壳体外壁的四个区域的确定方法为：
5.根据权利要求2所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述平均热流密度的确定方法为：
6.根据权利要求1所述的发动机壳体弹壁线缆的热防护结构正向设计方法，其特征在于，所述防护结构中，绝热层的内壁到弹壁线缆的厚度的确定方法为...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永励，庞喻，李晓鹏，孙锋，刘钧圣，杨树兴，牛智奇，王鹏，杜天宇，陈浩，舒克辉，张驰，韩琰，党浩源，魏然峰，刘毅，刘超，
申请(专利权)人：西安现代控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。