一种短舱及配备有该短舱的飞行器的制作方法

1.本发明涉及民用航空领域，具体涉及一种短舱及配备有该短舱的飞行器。


背景技术：

2.当民用飞机处于起飞、降落等低速飞行状态时，如果攻角较大或遇到大侧风，常规设计的发动机短舱唇口容易产生附面层分离。附面层分离后进气畸变骤增，导致发动机性能严重下降，甚至无法正常工作，进而危及到飞机安全。
3.避免发动机短舱唇口附面层分离的常规方法是在唇口设计时采用适合低速飞行的剖面形状，这会增大短舱在高速巡航飞行的阻力，降低飞机经济性。目前也有通过附加整流格栅等流动控制部件的方法，但结构均较为复杂，不易应用或者综合效果不佳。还有一些通过主动或被动的辅助进、排气控制的方法来避免发动机短舱唇口附面层分离，这需要额外较复杂的管路等附件，导致可靠性降低。
4.因此，需要提供一种短舱及配备有该短舱的飞行器，以至少部分地解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种用于容纳飞行器发动机的短舱及配备有该短舱的飞行器，以解决当前民用飞机在起飞、降落等低速飞行状态下由于攻角较大或遇到大侧风导致的发动机短舱唇口容易产生附面层分离的问题。
6.根据本发明的第一个方面，所述短舱包括位于前端的唇口，所述唇口的表面沿周向的至少一部分间隔地设置有多个突出部，所述突出部位于所述短舱的外壁与进气道连接的唇口前缘处，所述突出部相对于所述唇口的表面突出并具有沿所述周向的预定宽度，所述突出部沿进气流动方向延伸，并且所述突出部的突出高度沿进气流动方向逐渐增加。
7.根据本发明的技术方案，唇口表面设置的突出部的前缘和两侧能够在气流中形成流向涡，流向涡能够减小附面层的分离倾向，从而减小或避免进气畸变的问题。
8.在一个实施方式中，所述突出部的前缘紧贴所述唇口的表面。
9.在一个实施方式中，所述突出部的后缘的突出高度等于所述唇口处形成的附面层的厚度。
10.在一个实施方式中，所述突出部的前缘的突出高度不大于所述短舱的进口直径的0.2％。
11.根据上述各方案，突出部形成为前缘紧贴唇口表面而后缘从唇口表面突出的形状，从而使得突出部的朝向短舱进气道的侧面形成为突出斜面，能够形成流向涡，有利于减小附面层的分离倾向，从而改善进气道的进气畸变。
12.在一个实施方式中，所述突出部的前缘沿所述周向的宽度是所述突出部的后缘的突出高度的5
‑
50倍。
13.在一个实施方式中，所述突出部的后缘沿所述周向的宽度小于所述突出部的前缘沿所述周向的宽度。
14.在一个实施方式中，所述突出部的前缘的宽度为所述短舱的进口直径的5％，并且/或者所述突出部的后缘的宽度为所述短舱的进口直径的2％。
15.根据上述各方案，一方面局部增大了唇口前缘半径，一方面能够形成流向涡，均有利于减小附面层的分离倾向，从而改善进气道的进气畸变。
16.在一个实施方式中，所述突出部沿进气流动方向的延伸长度是所述突出部的后缘的突出高度的5
‑
50倍。
17.在一个实施方式中，所述突出部的所述延伸长度为所述短舱的进口直径的3％。
18.根据上述各方案，突出部能够形成流向涡，均有利于减小附面层的分离倾向，从而改善进气道的进气畸变。
19.在一个实施方式中，所述突出部被构造为可伸缩地设置，使得所述突出部能够收缩至与所述唇口的表面平齐的位置。
20.根据上述方案，可以在高速飞行时将突出部收起，避免高速飞行状态下对短舱进气产生不利影响。
21.根据本发明的第二方面，还提供一种飞行器，所述飞行器配备有如前所述的短舱。
22.根据本技术方案，短舱唇口表面设置的突出部的前缘和两侧能够在气流中形成流向涡，流向涡能够减小附面层的分离倾向，从而减小或避免进气畸变的问题。
附图说明
23.为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
24.图1为根据本发明的一种优选实施方式的短舱的正面视图；
25.图2为图1中所示的短舱的侧面竖向剖切视图；
26.图3为图2中a部的局部放大视图；
27.图4为沿图3中c
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c线截取的剖切视图；以及
28.图5为常规短舱和根据本发明的短舱在地面大侧风状态计算结果的进气道出口截面总压分布对比。
具体实施方式
29.现在参考附图，详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。
30.本发明提供一种用于容纳飞行器的发动机的短舱，以克服飞行器在低速飞行状态下由于攻角较大或大侧风等导致的短舱唇口容易发生附面层分离的问题。根据本发明的短舱具有与常规短舱大致相同的结构，区别在于短舱唇口的设计结构。
31.如图1和图2所示，短舱1包括舱壁，该舱壁围绕形成用于容纳发动机(未示出)的空间。舱壁大致包括外壁11、内壁12，二者间隔设置，并且在前端由大致圆形的唇口13连接，形成用于发动机进气的进气道10。此处唇口13可以是单独的元件，也可以是由外壁11和内壁
12中的至少一个所形成的结构，其大致构成短舱1的前端端口。另外，本领域技术人员可以理解，飞行器短舱是一个精细且复杂的结构，其还包括用于实现对发动机控制的各种感测装置、控制装置等，此处不再一一详述。
32.为了克服附面层分离的问题，根据本发明的技术方案，在唇口13的前缘线，也即外壁11与进气道10连接的位置，间隔设置有多个突出部14。其中，突出部14的具体数量和在唇口13的周向的设置位置可以根据容易发生附面层分离的位置确定，其可以沿唇口13的整个周向设置，也可以只设置在唇口13的周向的一部分上。例如，图1示出了8个突出部14设置在短舱1入口的左上部以及右上部的一部分，以防止该位置发生附面层分离。再如图5所示，唇口的周向以中心对称的方式均匀间隔设置有36个突出部。
33.参考图3，每个突出部14均相对于唇口13的表面突出，并且具有沿唇口13的周向的预定宽度。该突出部14沿进气流动方向f(见图2)延伸，其前缘141的宽度大于后缘142的宽度。换句话说，随着突出部14沿着进气流动方向f延伸，其周向宽度逐渐减小，形成为渐缩的形状。突出部14的两个侧缘143和144形成为对称或不对称的平面或曲面。
34.进一步地，再参考图4，突出部14的前缘141大致紧贴唇口13的表面，也即其突出高度接近为0，而随着突出部14沿进气流动方向f延伸，其相对于唇口13的表面的突出高度逐渐增加。其中，后缘142的突出高度设置为大致等于唇口13处形成的附面层的厚度。例如，在一个实施方式中，后缘142的突出高度可以大致设置为短舱1的进口直径的0.2％。
35.进一步优选地，前缘141的周向宽度设置为后缘142的突出高度的大致5
‑
50倍。例如，在一个实施方式中，前缘141的周向宽度为短舱1的进口直径的5％。如前所述，后缘142的周向宽度小于前缘141的周向宽度，其大致设置为短舱1的进口直径的2％。另外，突出部14沿进气流动方向f的延伸长度设置为后缘142的突出高度的大致5
‑
50倍。例如，在一个实施方式中，突出部14的延伸长度可以为短舱1的进口直径的3％。
36.优选地，突出部14还可以设置为通过机械结构和控制装置可伸缩，使得突出部14能够收缩至与唇口13的表面大致平齐的位置。如此，当飞行器处于低速飞行状态时，可以控制突出部14从唇口13的表面突出，以减小附面层分离的倾向，而当飞行器高速飞行时，可以将突出部14收起至与唇口13的表面平齐，避免对短舱进气产生不利影响。
37.此外，本发明还提供了一种飞行器，该飞行器配备有如上所述的短舱1。飞行器的发动机可以容纳在短舱1内。
38.根据本发明的技术方案，可以实现如下技术效果：
39.突出部14朝向进气道的表面形成为突出斜面，使得突出部14的前缘141和两个侧缘143、144的形状一方面局部增大了唇口13的前缘半径，另一方面能够形成流向涡，这两方面均有利于减小附面层的分离倾向，从而改善进气道的出口畸变。图5示出了通过数值计算得到的常规短舱与根据本发明的短舱在侧风25节时进气道出口截面的流场。可以看到，在唇口设置突出部后，进气道畸变明显有所降低。
40.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。