一种混合压缩型面的DSI进气道及其构造方法

摘要

本发明公开了一种混合压缩型面的DSI进气道，该DSI进气道依次具有楔形激波压缩面、第一道圆锥激波压缩面、第二道圆锥激波压缩面、第三道圆锥激波压缩面、第四道圆锥激波压缩面以及进气道进口轮廓线，进气道喉道附近设有多条放气缝。本发明还公开了一种混合压缩型面的DSI进气道的构造方法。本发明的混合压缩型面的DSI进气道，改善了DSI进气道的攻角适应性；改善了进气道的压缩激波系稳定性；改善了飞行器的气动性能；提高了进气道的动态和稳态性能。

主权项

一种混合压缩型面的DSI进气道的构造方法，其特征在于，该DSI进气道依次具有楔形激波压缩面、第一道圆锥激波压缩面、第二道圆锥激波压缩面、第三道圆锥激波压缩面、第四道圆锥激波压缩面以及进气道进口轮廓线，所述进气道喉道附近设有多条放气缝，该DSI进气道的构造方法，包括以下步骤：1)、确定飞行器的机身坐标系：选取飞行器前尖点为机身坐标系坐标原点、飞行器对称面内的纵轴为Y轴，飞行器对称面内与Y轴垂直并方向朝上的轴为Z轴，X轴由Y轴和Z轴按照右手定则确定；2)、确定楔形激波压缩面的参考基准面：选取过Y轴且对称于YZ平面的“∧”形直纹面为楔形激波压缩面的参考基准面；3)、确定进气道进口轮廓线形状：根据进气道在设计点的进气流量要求，结合飞行器对进气道的外形轮廓限制以及楔形激波压缩面的参考基准面位置，确定进气道进口轮廓线形状，取进气道进口轮廓线为一段圆弧线；4)、确定楔形激波压缩面以及进气道进口轮廓线位置：选取初始压缩激波气流转折角δ1，根据进气道设计点攻角、自由流Ma数以及楔形激波压缩面参考基准面，确定初始压缩激波的斜激波角β1，从而确定进气道进口轮廓线位置，Y轴方向位置给定；将进气道进口轮廓线沿飞行器对称面内的第一道斜激波线方向投影到楔形激波压缩面参考基准面，从而确定楔形激波压缩面的起始边缘线；将楔形激波压缩面的起始边缘线沿飞行器对称面内的第一道气流转折线向进气道进口处拉伸，产生楔形激波压缩面；5)、确定第一道圆锥激波压缩面的起始边缘线：按照多道斜激波后总压恢复系数最大的关系式M_a1sinβ₁＝M_a2sinβ₂，β₁、M_a1分别指前一道激波的激波角和波前Ma数，β₂、M_a2分别指后一道激波的激波角和波前Ma数，确定第一道圆锥激波的斜激波角β2；然后以δ1+β2为半锥顶角，以平行于Y轴且通过进气道进口的圆弧轮廓线圆心的直线为旋转轴，以进气道进口边缘线的A、B两点为底面圆周通过点，作第一道圆锥激波面，第一道圆锥激波面和楔形激波压缩面的交线即为第一道圆锥激波压缩面的起始边缘线；6)、确定第一道圆锥激波压缩面的辅助圆锥面：根据斜激波角β2、第一道圆锥激波的波前Ma数以及楔形激波的波后Ma数，确定第一道圆锥激波压缩面的气流转折角δ2，以垂直于飞行器对称面上第一道圆锥激波压缩线的直线为母线，以第一道圆锥激波面的旋转轴线为旋转轴，作第一道圆锥激波压缩面的辅助圆锥面；7)、确定第一道圆锥激波压缩面：将第一道圆锥激波压缩面的起始边缘线以面法线投影方式向第一道圆锥激波压缩面的辅助圆锥面投影，产生第一道圆锥激波压缩面起始边缘线的辅助投影线，连接第一道圆锥激波压缩面起始边缘线和其辅助投影线的对应点以构造一曲面，此曲面即为第一道圆锥激波压缩面；8)、确定第二道圆锥激波压缩面的起始边缘线：按照多道斜激波后总压恢复系数最大的关系式M_a1sinβ₁＝M_a2sinβ₂，β₁、M_a1分别指前一道激波的激波角和波前Ma数；β₂、M_a2分别指后一道激波的激波角和波前Ma数，确定第二道圆锥激波的斜激波角β3；然后以β3+δ1+δ2为半锥顶角，以平行于Y轴且通过进气道进口的圆弧轮廓线圆心的直线为旋转轴，以进气道进口边缘线的A、B两点为底面圆周通过点，作第二道圆锥激波面，第二道圆锥激波面和第一道圆锥激波压缩面的交线即为第二道圆锥激波压缩面的起始边缘线；9)、确定第二道圆锥激波压缩面的辅助圆锥面：根据斜激波角β3、第二道圆锥激波的波前Ma数以及第一道圆锥激波的波后Ma数，确定第二道圆锥激波压缩面的气流转折角δ3，以垂直于飞行器对称面上第二道圆锥激波压缩线的直线为母线，以第二道圆锥激波面的旋转轴线为旋转轴，作第二道圆锥激波压缩面的辅助圆锥面；10)、确定第二道圆锥激波压缩面：将第二道圆锥激波压缩面的起始边缘线以面法线投影方式向第二道圆锥激波压缩面的辅助圆锥面投影，产生第二道圆锥激波压缩面起始边缘线的辅助投影线，连接第二道圆锥激波压缩面起始边缘线和其辅助投影线的对应点以构造一曲面，此曲面即为第二道圆锥激波压缩面；11)、构造后续圆锥激波压缩面：按照自由流Ma数以及DSI进气道进口前的气流减速增压要求，确定圆锥压缩激波的道数，并重复第二道圆锥激波压缩面的构造方法，构造完成后续圆锥激波压缩面；12)、确定进气道的喉道面积和相应型面：根据飞行器的飞行速度和姿态范围，确定进气道的喉道面积，并完成进气道喉道的型面设计，进气道喉道型面应与光顺连接激波压缩面和进气道的扩张段型面；13)、确定进气道的扩张段型面；确定进气道进口前的附面层排放口位置以及尺寸；确定进气道喉道附近的放气缝位置以及尺寸：放气缝沿进气道横向布设多道，其尺寸大小以放气量为进气道进气流量的2‑3％设计。