一种旋转式进气道鼓包变体结构的制作方法

1.本实用新型属于飞行器结构设计技术领域，具体涉及一种旋转式进气道鼓包变体结构。


背景技术：

2.先进超音速战斗机具有宽速域、高机动、高隐身能力的特征。为了提高飞机的隐身性能，四代机普遍采用了三元进气道，例如f
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35飞机使用的bump(蚌式)鼓包进气道。但是，当前这种进气道的三维型面不可调节，只能在设计飞行马赫数下达到最佳的进排气性能，而在非设计点处的性能变差，这与飞机宽速域、大包线的要求相矛盾。自适应鼓包进气道可以根据飞机的飞行速度，相应地改变进气道鼓包型面的结构形状，从而调节进气道的喉道截面积，满足发动机在宽速域、大包线范围内不同飞行状态下的进气流量需求，使进气道在各种飞行速度和攻角下都能够保持良好的进发匹配特性，全面提升超音速战斗机的气动性能。
3.为了实现鼓包进气道的自适应功能，需要在飞行过程中实时感知进气喉道区域来流速度，并根据当前的空速对鼓包外形进行精确控制，从而通过进气道鼓包变体来增大或减小进气道的喉道面积，以适应发动机在宽速域、大飞行包线范围内的不同的进气流量需求。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术的上述需要，本实用新型的目的是提出一种旋转式进气道鼓包变体结构，以解决当前飞行器进气道喉道面积不可调节的问题，满足发动机在不同飞行状态下的进气流量需求。
5.本实用新型的上述目的是利用以下技术方案实现的：
6.一种旋转式进气道鼓包变体结构，其特征在于包括设置在飞行器进气道鼓包型面上一定范围内的变形区域，和设置在所述鼓包型面内部的旋转式变形驱动装置。
7.进一步地，所述变形区域的表面结构采用柔性蒙皮，所述柔性蒙皮由橡胶膜和高弹性纤维复合而成。其中橡胶模为基体材料，作用是使得复合柔性蒙皮能在驱动装置作用下产生所需要的大变形；高弹性纤维是增强材料，作用是提高复合柔性蒙皮的刚度，使之能够承受鼓包型面上的气动载荷。
8.进一步地，旋转式变形驱动装置由电机驱动的偏心轮机构构成。以由电机驱动的偏心轮机构作为驱动源，通过偏心轮机构的往复运动驱动柔性蒙皮实现鼓包型面在基础型面到最高型面范围内的变高变低，从而改变进气喉道的截面积大小，进而实现进气流量的调节，匹配发动机在宽速域、大飞行包线范围内不同飞行状态下的进气流量需求。
9.本实用新型的旋转式进气道鼓包变体结构，使得进气道鼓包能在一定范围内改变型面形状并维持一定刚度以承受进气道气动载荷，从而改变进气喉道截面积。解决了常规bump鼓包进气道型面不可调节的问题，使进气道在宽速域、大飞行包线范围内不同飞行状
态下都能具备最优的进发匹配特性。
附图说明
10.图1是进气喉道的示意图；
11.图2是本实用新型的旋转式鼓包变体结构的示意图。
具体实施方式
12.下面参考附图，结合具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
13.飞机的进气喉道2是由进气道外罩1和机身鼓包型面3围合而成的空间，如图1所示。进气喉道2的主要功能是引导气流进入进气道，并利用进气道内的三维bump鼓包对来流的压缩效应排除附面层气流，提高总压恢复系数从而提升飞机性能。这种设计还可以兼顾进气道隐身性能，缺点是因为鼓包型面3不可变体，导致在超音速高马赫数时会出现进气道口亚音速溢流的问题，从而产生溢流阻力，降低气动性能。
14.针对上述问题，本实用新型提供一种旋转式进气道鼓包变体结构。图2是本实用新型的旋转式鼓包变体结构的示意图，所述结构包括在飞行器进气喉道2内侧的鼓包型面3上，选取一定范围的区域作为变形区域，和设置在所述鼓包型面3内部的旋转式变形驱动装置。
15.所述变形区域的表面结构可采用由橡胶膜和和高弹性纤维复合而成的柔性蒙皮。其中，橡胶模为基体材料，作用是使得复合柔性蒙皮能在驱动器作用下产生所需要的大变形；高弹性纤维是增强材料，作用是提高复合柔性蒙皮的刚度，使之能够承受鼓包型面上的气动载荷。
16.所述设置在鼓包型面3内部的旋转式变形驱动装置，其基本原理可以是以一套由电机驱动的偏心轮机构4作为驱动源，通过偏心轮机构4的往复运动驱动柔性蒙皮实现鼓包型面3在基础型面位置6到最高型面位置8范围内的变高变低，从而改变进气喉道的截面积大小，进而实现进气流量的调节，匹配发动机在宽速域、大飞行包线范围内不同飞行状态下的进气流量需求，如图2所示，图中附图标记5指示偏心轮机构4的偏心点。
17.飞行时，飞机大气数据计算机通过安装在鼓包前端的总压/动压传感器获得空速数据，再根据进发匹配关系确定该空速下发动机最佳工作状态所需的进气流量，并由此计算出此时期望的进气喉道截面积数据(各站位分布值，可由此数据通过差值拟合出鼓包三维型面)，计算机将此数据发送给驱动器，驱动器驱动偏心轮机构4旋转指定角度，控制进气道鼓包变形区域型面变形至指定位置：
18.1当飞机处于高马赫数飞行状态时，进气道需要较小的喉道截面积分布，此时偏心轮机构4处于最低位置，鼓包型面3处于基础型面位置6；
19.2当飞机处于低速飞行状态时，进气道需要较大的喉道截面积分布，此时电机驱动偏心轮机构4处于最高位置，从而控制鼓包型面3变体至最高型面位置8；
20.3当飞机处于中间某个巡航飞行状态时，偏心轮机构4驱动柔性蒙皮向当前最佳的鼓包型面中间位置7变形，从而调节进气喉道的截面积分布，使之与发动机的流量需求相匹配。


技术特征：
1.一种旋转式进气道鼓包变体结构，其特征在于包括设置在飞行器进气道鼓包型面上一定范围内的变形区域，和设置在所述鼓包型面内部的旋转式变形驱动装置，其中所述变形区域的表面结构采用由橡胶膜和高弹性纤维复合而成的柔性蒙皮。2.按照权利要求1所述的旋转式进气道鼓包变体结构，其特征在于所述旋转式变形驱动装置由电机驱动的偏心轮机构构成。3.按照权利要求2所述的旋转式进气道鼓包变体结构，其特征在于所述偏心轮机构使所述鼓包型面在基础型面到最高型面范围内变化。4.按照权利要求1所述的旋转式进气道鼓包变体结构，其特征在于所述旋转式变形驱动装置使所述鼓包型面在基础型面到最高型面范围内变化。

技术总结
本实用新型公开一种旋转式进气道鼓包变体结构，其特征在于包括设置在飞行器进气道鼓包型面上一定范围内的变形区域，和设置在所述鼓包型面内部的旋转式变形驱动装置，其中所述变形区域的表面结构采用由橡胶膜和高弹性纤维复合而成的柔性蒙皮。本实用新型的旋转式进气道鼓包变体结构，使得进气道鼓包能在一定范围内改变型面形状并维持一定刚度以承受进气道气动载荷，从而改变进气喉道截面积。解决了常规Bump鼓包进气道型面不可调节的问题，使进气道在宽速域、大飞行包线范围内不同飞行状态下都能具备最优的进发匹配特性。下都能具备最优的进发匹配特性。下都能具备最优的进发匹配特性。


技术研发人员：刘洋 叶长水 丁涛 陈金睿 李江海 熊建军
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所
技术研发日：2020.12.04
技术公布日：2021/11/2