一种超音速喷管的排列方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种排列方法，特别涉及一种超音速喷管的排列方法。
【背景技术】
[0002]现今的直升机械，是通过发动机带动螺旋桨，螺旋桨旋转时，在桨的上表面形成低压区，使桨面的上表面空间的空气连续的被吸入，被吸入的气流受螺旋浆叶片的压迫，克服周围大气的压强以很高的速度向下流动，这些被桨叶搅动的流体的质量乘以这些流体向下喷射速度与吸入速度的差，便是桨叶旋转作用给气流向下的动量。从作用等于反作用来看，在螺旋浆作用给气流以动量的同时，气流以大小相等方向相反的反动量反作用给桨叶，单位时间动量的改变就是力，这个力是作用在直升机械上，是垂直地面向上的，故直升机可以直升。螺旋桨在运转过程中易变形产生疲劳，有可能掉落从而发生事故，而且，螺旋桨高速运转消耗大量的石油资源。
[0003]碟式直升机械中无螺旋桨、旋翼和精密超控机械，结构简单，重量轻；与螺旋桨、旋翼等直升机相比，单位输出功率获得的上升力大；结构简单，运动部件少，易于保证安全飞行；不需要跑道，可实现无机场航空；该结构形式和工作原理可用于多种与升空的飞行机械，具有广泛用途。碟式直升机械运转过程中，需要在碟体的上表面形成旋转气流，这就要求超音速喷管的排列方式能够满足上述条件。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供一种超音速喷管的排列方法，
[0005]三个以上的超音速喷管沿着一个圆周基线的切线首尾错接均匀分布在所述圆周基线所在的平面上，
[0006]其中，所述超音速喷管位于所述圆周基线外部的部分的外轮廓的横截面为方形，并具有四个侧壁，包括下水平侧壁、上水平侧壁、内垂直侧壁和外垂直侧壁，所述外垂直侧壁与所述圆周基线相切。
[0007]优选的是，所述的超音速喷管的排列方法中，所述外垂直侧壁与所述圆周基线的切点位于所述超音速喷管的进气口相对应的位置。
[0008]优选的是，所述的超音速喷管的排列方法中，所述外垂直侧壁与所述前一个超音速喷管的内垂直侧壁相交与所述超音速喷管的喷气口位置。
[0009]优选的是，所述的超音速喷管的排列方法中，所述超音速喷管为拉瓦尔喷管。
[0010]优选的是，所述的超音速喷管的排列方法中，所述超音速喷管的喷气口截面为方形或圆形。
[0011]优选的是，所述的超音速喷管的排列方法中，所述超音速喷管的管壁曲面为可控曲面。
[0012]优选的是，所述的超音速喷管的排列方法中，所述喷管的个数为10个。
[0013]本发明提供一种超音速喷管的排列方法，三个以上的超音速喷管沿着一个圆周基线的切线首尾错接均匀分布在所述圆周基线所在的平面上，其中，所述超音速喷管位于所述圆周基线外部的部分的外轮廓的横截面为方形，并具有四个侧壁，包括下水平侧壁、上水平侧壁、内垂直侧壁和外垂直侧壁，所述外垂直侧壁与所述圆周基线相切。所述超音速喷管同时喷射气流循环一圈时，形成旋转气流。
【附图说明】
[0014]图1为本发明一种超音速喷管的排列方法的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0016]本发明提供一种超音速喷管的排列方法，
[0017]三个以上的超音速喷管I沿着一个圆周基线2的切线首尾错接均匀分布在所述圆周基线2所在的平面上，
[0018]其中，所述超音速喷管I位于所述圆周基线2外部的部分的外轮廓的横截面为方形，并具有四个侧壁，包括下水平侧壁、上水平侧壁、内垂直侧壁4和外垂直侧壁3，所述外垂直侧壁3与所述圆周基线2相切。
[0019]所述的超音速喷管I的排列方法中，所述外垂直侧壁3与所述圆周基线2的切点位于所述超音速喷管I的进气口相对应的位置。
[0020]所述的超音速喷管I的排列方法中，所述外垂直侧壁3与所述前一个超音速喷管I的内垂直侧壁4相交与所述超音速喷管I的喷气口 5位置。
[0021]所述的超音速喷管I的排列方法中，所述超音速喷管I为拉瓦尔喷管。
[0022]所述的超音速喷管I的排列方法中，所述超音速喷管I的喷气口 5截面为方形或圆形。
[0023]所述的超音速喷管I的排列方法中，所述超音速喷管I的管壁曲面为可控曲面。
[0024]高压空气进入喷管的收缩段内，喷管出口与大气联通，大气压便是喷管的反压，气流通过喷管喉道，克服反压的阻滞，进入到喷管的扩张段，根据气体动力学基本方程，气流通过喉道时，在喉道形成音速流，这一条件满足时，在扩张段，便可形成超音速流，在喷管的扩张段，当速度系数λ > I时，静压P下降，静温T降低，当地密度P也会降低，气流的压力势能很大一部分转变为动能。再经喷管的延伸段，进入大气区，如果假定超音速流进入到喷管的延伸段前，静压P1小于大气压P a，延伸段的两侧面为固壁，流体在壁面流动时，要贴壁，越靠近壁面，流速越大，而不分离。气流的附壁效应，另两侧为大气，大气压成为喷管流动状态反压条件，在延伸段的起始点，喷管出口，要形成激波，气流通过激波的强制压缩，实现P = Pa后气流流动方向不平行固壁，对固壁有一撞击角，再次形成激波，进行方向调整，
P > Pa，为满足大气压边界条件，需进行膨胀，形成膨胀波，膨胀波撞击固壁再行膨胀，满足流动方向上平行固壁，P < Pa，外边界，满足大气P = Pa，再形成激波。此时流向第二喷管的固壁，该固壁是凸曲面，依普-迈原理，气流再行膨胀，膨胀波撞击激波后，削弱激波强度反射依旧为膨胀波。第一喷管的气流，在第二喷管的固壁边界上，经两次膨胀后P < Pa，处于第二喷管的外边界，成为第二喷管的边界条件---反压，这一反压，已不是第一喷管大气压为反压的情况，是低于大气压的，第二喷管内的气流，虽然与第一喷管相同的流动属性，但反压条件的改变，使第二喷管内的气流更易于流出，并对外流场---第一喷管的气流，施以引射，而加速外流场气流的流动，自然就降低外流场气流的静压。同样当第二喷管的气流流经第三喷管时，第二喷管的气流静压成为第三喷管气流的反压，第三喷管喷出的气流同样对第二喷管气流施以引射。在上述超音速流动分析中始终遵循斜激波经固壁反射仍为斜激波，经自由边界为膨胀波，相交斜激波仍为斜激波。膨胀波经固壁仍为膨胀波，经自由边界为斜激波，遇斜激波仍为膨胀波，相交的膨胀波仍为膨胀波。
[0025]这样，碟翼周边的数个喷管同时喷射气流循环一圈时，前一喷管的气流为当地喷管的低压外流场，而当地喷管又对前一喷管气流施以引射，引射就加速外围气流的流速，降低外围气流的静压，使当地喷管的气流更易于流出，加之气流具有附壁属性，每个喷管气流都环绕碟翼的中心轴做圆周运动而不会分离，并把大气压推向外边界，大气压不再是每一个喷管喷口的反压，喷管喷出气流的同时，就把外边界的气流推开，外围气流的空间由喷口气流占据，整个碟翼空间均由喷管喷出的气流占据，由于低反压，附壁，超音速的喷射流动，尽管有摩擦和旋涡损失，使超音速气流很快减速成亚音速气流，但碟翼壁面气流的静压还是远低于大气压。圆周阵列的喷管衔接处形成凸角，使喷口流流出喷口时均为扩张状态，必然形成普朗特-迈耶尔流。
[0026]本发明提供一种超音速喷管I的排列方法，三个以上的超音速喷管I沿着一个圆周基线2的切线首尾错接均匀分布在所述圆周基线2所在的平面上，其中，所述超音速喷管I位于所述圆周基线2外部的部分的外轮廓的横截面为方形，并具有四个侧壁，包括下水平侧壁、上水平侧壁、内垂直侧壁4和外垂直侧壁3，所述外垂直侧壁3与所述圆周基线2相切。所述超音速喷管I同时喷射气流循环一圈时，形成旋转气流。
[0027]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种超音速喷管的排列方法，其特征在于， 三个以上的超音速喷管沿着一个圆周基线的切线首尾错接均匀分布在所述圆周基线所在的平面上， 其中，所述超音速喷管位于所述圆周基线外部的部分的外轮廓的横截面为方形，并具有四个侧壁，包括下水平侧壁、上水平侧壁、内垂直侧壁和外垂直侧壁，所述外垂直侧壁与所述圆周基线相切。
2.如权利要求1所述的超音速喷管的排列方法中，所述外垂直侧壁与所述圆周基线的切点位于所述超音速喷管的进气口相对应的位置。
3.如权利要求1所述的超音速喷管的排列方法中，所述外垂直侧壁与所述前一个超音速喷管的内垂直侧壁相交与所述超音速喷管的喷气口位置。
4.如权利要求1所述的超音速喷管的排列方法中，所述超音速喷管为拉瓦尔喷管。
5.如权利要求1所述的超音速喷管的排列方法中，所述超音速喷管的喷气口截面为方形或圆形。
6.如权利要求1所述的超音速喷管的排列方法中，所述超音速喷管的管壁曲面为可控曲面。
7.如权利要求1所述的超音速喷管的排列方法中，所述喷管的个数为10个。
【专利摘要】本发明提供一种超音速喷管的排列方法，三个以上的超音速喷管沿着一个圆周基线的切线首尾错接均匀分布在所述圆周基线所在的平面上，其中，所述超音速喷管位于所述圆周基线外部的部分的外轮廓的横截面为方形，并具有四个侧壁，包括下水平侧壁、上水平侧壁、内垂直侧壁和外垂直侧壁，所述外垂直侧壁与所述圆周基线相切。所述超音速喷管同时喷射气流循环一圈时，形成旋转气流。
【IPC分类】B64C15-02
【公开号】CN104773285
【申请号】CN201510217087
【发明人】张苑
【申请人】张苑
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月30日