一种渐扩式双S弯进排气道结构及其设计方法与流程

本发明属于电子吊舱，尤其涉及一种渐扩式双s弯进排气道结构及其设计方法。

背景技术：

1、电子吊舱作为飞机的功能扩展舱，通常悬挂于载机机翼或机腹下，具备挂载灵活、通用性强等优势，而进排气道则作为吊舱环控系统的“呼吸道”，肩负将外界冲压空气捕获、压缩、整流后引入吊舱环控系统，系统利用后导流排出至外界的功能，其结构特性及工作特性显著影响环控系统性能指标；

2、随着吊舱内电子设备热耗散规模数量级提升，吊舱内环控系统需要引入更多冲压空气来增大制冷量进而解决系统的高密度散热问题，现有技术中，如cn200710304700.x提出一种背负式s形进气道，其扩压器中心线设计采用前急后缓中心线与缓急相当中心线之间总压恢复系数最高的一条中心线；扩压器沿程面积变化律取前急后缓沿程面积变化律与前急后缓沿程面积变化律之间总压恢复系数最高的一条中心线。该设计使得飞机气动特性提升，总压恢复系数升高及稳态畸变指数变小；如cn202110628468.5提出一种具有中间控制截面的内鼓包s弯进气道及方法，提出的内鼓包结构，通过中间控制截面使得气流在管道内部发生两次反向偏转，实现了对进气道内部部件及压气机叶片的全方位遮挡；如cn202110461730.1提出了一种提高背负式并列双发双s弯进气道性能的设计方法，此设计包括进气口位置设计、进气道中心线设计等，通过对进气道各项设计要点进行优化，使得本发明具有兼顾进气道总压恢复系数和稳态畸变指数等性能的优点；

3、现有技术中都在于优化进气道自身结构特性，从而提升总压恢复系数、稳态畸变指数等进气性能指标，但都没有考虑到实际的有限空间结构，以及在性能上如何适配环控系统引排气需求，即上述的现有技术在本领域的适用范围较小，难以真正解决系统的高密度散热问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种渐扩式双s弯进排气道结构及其设计方法，结构紧凑、引气流量大、总压恢复系数高、气动阻力小，进排气道内的气流速度分布饱满、抗分离能力强，即保证了气流在内部管道偏转时不发生分离及回流现象，使得包线范围内s弯进气道性能较为稳定，使得总压恢复系数较高，而出口畸变指数处于较小量级，满足实际工程需求，且进气道和排气道分布于环控系统能功转换装置两端，方便拆卸，节省空间。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种渐扩式双s弯进排气道结构，包括进气道、排气道以及固定于吊舱梁上的渐扩式蒙皮，所述进气道和所述排气道分别位于环控系统的两侧并与所述环控系统连通，所述渐扩式蒙皮与所述进气道、环控系统以及所述排气道共形；

4、其中，所述进气道以及所述排气道的坡度由大至小逐渐递减，所述进气道以及所述排气道沿程截面的面积缓急相当。

5、在一个实施方式中，所述进气道包括进气罩以及进气s弯过渡段，所述排气道包括排气s弯过渡段以及排气罩，所述渐扩式蒙皮包括与所述进气道共形的第一蒙皮段以及与所述排气道共形的第三蒙皮段，所述第一蒙皮段与所述第三蒙皮段之间由第二蒙皮段连接，冲压空气由所述进气罩进入所述进气s弯过渡段减速增压后进入环控系统中并由排气罩排出；通过本实施方式，将进气道、出气道以及渐扩式蒙皮分段布置，降低了进排气道在舱内的占用空间，同时安装拆卸方便，大幅增强了可制造性与维护性，且第一蒙皮段与进气道的进气罩共形，而第三蒙皮段与排气道的出气罩共形，第一蒙皮段与第三蒙皮段之间的第二蒙皮段与环控系统共形，有效降低吊舱气动阻力。

6、在一个实施方式中，所述排气罩的出气口端的高度低于所述进气罩的进气口端的高度，通过本实施方式，增大了尾流负压效应，实现吊舱引气流量的提升，从而增大引气流量。

7、在一个实施方式中，所述渐扩式蒙皮远离所述环控系统的一侧具有流线形的外轮廓，通过本实施方式，进一步降低吊舱气动阻力。

8、在一个实施方式中，所述进气罩以及所述进气s弯过渡段之间、所述排气罩与所述排气s弯过渡段之间均由橡胶垫软连接。

9、本发明还提供了一种渐扩式双s弯进排气道结构的设计方法，包括：

10、确定入口和出口的定位截面与中间控制截面的形状参数；

11、约束中心线变化规律与沿程截面面积变化规律；

12、生成中心线与沿程中间截面形状；

13、若满足设计需求则输出进排气道形状；

14、若不满足设计需求则重新生成中心线与沿程中间截面形状；

15、其中；进气道与排气道的中心线呈前急后缓的形式分布，进气道和排气道沿程截面采用缓急相当的面积分布。

16、在一个实施方式中，进气道与排气道的中心线呈前急后缓的形式分布，包括：

17、

18、其中，y为进气道和排气道的中心线纵坐标，δy为进气道和排气道的纵向偏距，x为进气道和排气道的中心线横坐标，l为进气道和排气道的长度，a为中间控制截面面积；通过本实施方式，即对进气道和排气道的中心线进行设计，确定进排气道的形状，使得气流在进排气道内部偏转时不发生分离及回流现象。

19、在一个实施方式中，进气道和排气道沿程截面采用缓急相当的面积分布，包括：

20、

21、其中，x为进气道和排气道的轴向坐标，l为进气道和排气道的长度，a1为进气道和排气道的进口面积，a2为进气道和排气道的出口面积；通过本实施方式，即进气道和排气道沿程截面采用缓急相当的面积分布，控制进排气道内流向扩压比的变化，避免气流出现分离，即进一步保证了气流在进排气道内偏转时不发生分离及回流现象，使得包线范围内s弯进气道性能较为稳定，使得总压恢复系数较高，出口畸变指数处于较小量级，能满足实际工程需求。

22、在一个实施方式中，设置与吊舱固定连接的渐扩式蒙皮，将进气道、排气道以及渐扩式蒙皮分离为多部分进行拼接，进气道以及排气道分离为渐扩式s弯结构以及罩体结构，渐扩式蒙皮沿进气道至排气道的方向顺次分离为分别与进气道共形、与环控系统共形以及与排气道共形的三段蒙皮结构，通过本实施方式，采用分段式布局的结构，降低了进排气道在舱内的占用空间，同时安装拆卸方便，大幅增强了可制造性与维护性，配合渐扩式蒙皮，还能够有效降低吊舱气动阻力。

23、在一个实施方式中，还包括：

24、通过3d打印构建进排气道的蜡模；

25、将蜡模加热并形成铸型空腔，将液态金属浇入模壳，形成铸件毛坯；通过本实施方式，即采用3d打印蜡模，熔模精密铸造后再加工的方式制造进气道与排气道，使其刚度以及强度更高，而变形更小，且缩短了铸造生产流程，设计灵活，节约了时间与经济成本，降低了制造难度。

26、本发明的有益效果在于：

27、本发明提供的渐扩式双s弯进排气结构结构紧凑、引气流量大、总压恢复系数高、气动阻力小，进排气道内的气流速度分布饱满、抗分离能力强，保证了气流在内部管道偏转时不发生分离及回流现象，使得包线范围内s弯进气道性能较为稳定，使得总压恢复系数较高，而出口畸变指数处于较小量级，满足实际工程需求，且进气道和排气道分布于环控系统能功转换装置两端，方便拆卸，节省空间，通过对渐扩式双s弯进排气道中心线以及进排气道面积变化率的设计方式，避免气流在管道内出现分离，提高进气道性能。