用于进气系统的冲压进气流量调节装置

技术领域

本申请涉及飞机环控技术领域，尤其涉及一种用于进气系统的冲压进气流量调节装置。

背景技术

冲压空气(Ram Air)在民用飞机上有多种用途，主要包括为空调系统在内的机上环控系统、燃油惰化系统、辅助动力系统等提供冷却空气。以上系统所需的空气质量流量会随飞机不同飞行工况而变化，冲压空气进气口的进气效率也随进气道形状和进气质量流量而变化。为了保证冲压空气道进气气流稳定并且保持高效冲压进气从而减小冲压进气道的气动载荷和气动阻力从而提高飞机燃油经济性，需要对冲压进气流量根据飞机飞行工况进行调节。

波音公司(Boeing Company)的美国发明专利申请US7618006B2提出了一种冲压空气进气调节系统。该冲压进气口通过驱动器驱动一整块进气门上下移动来控制进气坡面角度、喉道高度和扩压段角度来调节冲压进气流量。进气门分为前后两个部分，前后部分的过渡段形成一个夹角，进气喉道位于该过渡区间，该专利声称角度在130°到175°之间，在不同的进气门开度下冲压进气都处于稳定流动状态。该专利使用一整块进气门，前后部分的夹角为固定值，虽然可以使进气流动处于稳定状态，但不能保证在不同飞行工况下冲压进气的进气效率保持较高状态。

空中客车公司的美国专利US20140295747A1提出了冲压空气进气道三种不同组合体形式。该发明中的冲压空气进气道由两组进气道组成，第一组进气道带有突出机体蒙皮的偏转装置，第二组进气道为埋入式进气道，第二组进气道进口与第一组进气道进口相耦合。第二组进气道内有可旋转的叶片用来调节第一个进气口的流量。该专利虽然采用两个进气口进行冲压空气流量调节，但是主要是通过第二个进口的旋转叶片，导致流量调节不灵活；而且第一个进气口的偏转装置突出机体蒙皮，会导致进气阻力大。

中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院的中国专利CN112678186B提出了一种了飞机环控空气进气流量装置。该装置使用调节板组件进行环控进气调节，调节板组件包括前后相邻交叠的两个调节板和移动滑块机构。该发明虽然能通过滑块移动装置调节前后板位置的方式来进行进气调节，但是前后调节板的调节角度与滑块移动机构固连，因而调节前后调节板在不同工况下的角度不能灵活调节扩压段形式而不能保证进气气流处于稳定状态。

中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心的中国专利CN110901926提出了一种冲压进气口空气流量调节装置。该装置在进气口的入口段设置调节叶片，通过调节叶片进入或退出进口段的方式进行流量调节。该发明在调节叶片进入或退出进口段的方式是堵塞部分喉道开口的形式，只有在调节叶片全开时的进气阻力最小，在其他流动工况下会导致进气道进气不均匀，可能会引起进气道内流动分离。

发明内容

本申请提供一种用于进气系统的冲压进气流量调节装置，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。

本申请提供一种用于进气系统的冲压进气流量调节装置，包括：

进气罩，所述进气罩位于飞机机体内，用于为进气门组件和驱动机构提供安装空间；

进气门组件，所述进气门组件包括前进气门和后进气门，所述前进气门可活动地设置于所述进气罩内部，所述前进气门和所述进气罩形成冲压进气道的进气腔，所述后进气门可活动地设置于所述进气罩内部，且所述后进气门和所述前进气门可活动地连接，所述后进气门和所述进气罩之间形成冲压进气道的至少部分扩压腔，所述前进气门和后进气门的连接部位与飞机机体上的进气道唇口形成冲压进气道的喉道；

驱动机构，所述驱动机构与所述进气门组件传动连接，以驱动所述进气门组件移动，调节所述调节进气腔、喉道和扩压腔中任意一者或多者的形状和大小。

可选的，所述驱动机构包括前驱动杆，所述前驱动杆连接于所述前进气门和所述后进气门中的任意一者上，所述前驱动杆能驱动所述进气门组件移动，使得所述前进气门和后进气门相连接的一端靠近或远离所述机体蒙皮运动。

可选的，所述前进气门一端具有第一铰接部；

所述后进气门一端设置第二铰接部；

所述第一铰接部和所述第二铰接部相铰接；

所述前驱动杆连接于所述第一铰接部或所述第二铰接部上。

可选的，所述进气门组件还包括进气罩滑块；

所述进气罩包括两个侧板和连接两个所述侧板的端板，所述侧板连接于所述机身内部结构上；

所述进气罩滑块连接于所述端板，能靠近或远离所述机体蒙皮运动；

所述前进气门和所述后进气门均设置于两个所述侧板之间；

所述前进气门远离所述后进气门的一端可活动地连接于所述机体结构上；

所述后进气门远离所述前进气门的一端可活动地连接于所述进气罩滑块；

所述后进气门远离所述进气罩滑块的一端和所述前进气门相铰接。

可选的，所述驱动机构包括后驱动杆，所述后驱动杆连接于所述进气罩滑块，所述后驱动杆驱动所述进气罩滑块靠近或远离所述机体蒙皮，以带动所述后进气门远离所述前进气门的一端靠近或远离所述机体蒙皮。

可选的，所述进气罩滑块包括第一连接板和第二连接板；

所述第一连接板可滑动地连接于所述端板；

所述第二连接板垂直连接于所述第一连接板；

所述后进气门远离所述前进气门的一端可活动地连接于所述第二连接板。

可选的，所述第二连接板上设置第一导向部；

所述第一导向部沿垂直所述端板的方向延伸；

所述后进气门远离所述前进气门的一端可活动地连接于所述的第一导向部，且能沿所述第一导向部移动。

可选的，所述第一导向部上设置有第一滑块，所述第一滑块能沿所述第一导向部滑动；

所述后进气门远离所述前进气门的一端铰接于所述第一滑块。

可选的，所述机体内部结构上设置第二导向部；

所述第二导向部沿所述前进气门和后进气门的排列方向延伸设置；

所述前进气门远离所述后进气门的一端连接于所述第二导向部，且能沿所述第二导向部移动。

可选的，所述第二导向部上可滑动地设置有第二滑块，所述前进气门远离所述后进气门的一端铰接于所述第二滑块。

通过采用上述技术方案，使得本申请具有如下有益效果：

本申请实施例提供的用于进气系统的冲压进气流量调节装置包括前进气门和后进气门，可以根据飞机在不同飞行工况下进气量的需求，灵活调节前进气门改变冲压进气道的进气腔的进气坡道角度和冲压进气道的喉道面积，调节后进气门改变扩压腔的进气扩压比和形状，从而保证在各飞行工况下满足进气流量要求并保持高的进气效率。

本申请的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本申请实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本申请的多个实施例进行说明，其中：

图1为本申请实施例提供的用于进气系统的冲压进气流量调节装置的内部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用于进气系统的冲压进气流量调节装置的另一内部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的用于进气系统的冲压进气流量调节装置处于典型进气工况下的剖视图；

图4为本申请实施例提供的用于进气系统的冲压进气流量调节装置处于减小进气流量、调节进气流量为零时的状态图；

图5为本申请实施例提供的用于进气系统的冲压进气流量调节装置处于增大进气流量、调节进气流量为最大时的状态图。

1、进气罩；11、侧板；12、端板；2、机体蒙皮；20、进气开口；21、第二滑块；22、进气道唇口；31、前进气门；32、后进气门；33、进气罩滑块；331、第一连接板；332、第二连接板；333、第一滑块；4、进气腔；5、扩压腔；6、前驱动杆；7、后驱动杆；8、喉道。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

冲压空气(Ram Air)在民用飞机上有多种用途，主要包括为空调系统在内的机上环控系统、燃油惰化系统、辅助动力系统等提供冷却空气。以上系统所需的空气质量流量会随飞机不同飞行工况而变化，冲压空气进气口的进气效率也随进气质量流量而变化。为了保证冲压空气口进气气流稳定并且保持冲压进气口高效进气从而减小冲压进气口的气动载荷和气动阻力进而提高飞机燃油经济性，需要对冲压进气流量根据飞机飞行工况进行调节。

有鉴于此，参见图1至图5所示，本申请实施例提供一种用于进气系统的冲压进气流量调节装置，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。冲压进气流量调节装置包括进气罩1、进气门组件和驱动机构。进气罩1位于飞机机体内，且连接于机身内部结构上，所述进气门组件包括前进气门31和后进气门32，所述前进气门31可活动地设置于所述进气罩1内部，所述前进气门31和所述进气罩1之间形成冲压进气道的进气腔4，飞机机体上设置连通所述进气腔4的进气开口20，进气开口20包括进气侧缘和进气道唇口22，进气侧缘沿机身宽度方向依次设置，进气道唇口22位于进气开口20靠近机身尾部的一侧边沿。进气道唇口22为进气开口边沿引导气流进入冲压进气道的弧形曲面。所述后进气门32可活动地设置于所述进气罩1内部，且所述后进气门32和所述前进气门31可活动地连接，所述后进气门32和所述进气罩1之间形成冲压进气道的至少部分扩压腔5。所述前进气门31和后进气门32的连接部位与冲压进气道的进气道唇口22形成冲压进气道的喉道8。驱动机构与所述进气门组件传动连接，以驱动所述进气门组件移动，调节所进气腔4、喉道8和扩压腔5中任意一者或多者的形状和大小。

本申请实施例提供的用于进气系统的冲压进气流量调节装置包括前进气门31和后进气门32，可以根据飞机在不同飞行工况下进气量的需求，灵活调节前进气门31改变进气腔4的进气坡道和喉道8面积，调节后进气门32改变扩压腔5的进气扩压比和形状，保证在各飞行工况下满足进气流量要求并保持高的进气效率。

在一些可能的实施方案中，驱动机构包括前驱动杆6，所述前驱动杆6连接于所述前进气门31和所述后进气门32中的任意一者上，所述前驱动杆6能驱动所述进气门组件移动，使得所述前进气门31和后进气门32相连接的一端靠近或远离机体蒙皮2运动，从而调节了进气腔4、喉道8和扩压腔5的形状和体积，从而调节前进气门31的进气坡度和进气喉道8面积。

在一些可能的实施方案中，前进气门31一端具有第一铰接部，后进气门32一端设置第二铰接部，所述第一铰接部和所述第二铰接部相铰接，所述前驱动杆6连接于所述第一铰接部或所述第二铰接部上。

前驱动杆6可升降运动，带动前进气门31和后进气门32的铰接部位升降运动，改变进气腔4、喉道8和扩压腔5的形状和体积。其中，前驱动杆6可以连接于前进气门31和后进气门32任意一者上靠近铰接部的部位。或者，前驱动杆6可以直接连接于第一铰接部或所述第二铰接部，从而可顺利调节进气门组件移动。

在一些可能的实施方案中，进气门组件还包括进气罩滑块33，所述进气罩1包括两个侧板11和连接两个所述侧板11的端板12，所述侧板11连接于所述机体内部机构上，所述进气罩滑块33连接于所述端板12，能靠近或远离机体蒙皮2运动，所述前进气门31和所述后进气门32均设置于两个所述侧板11之间，所述前进气门31远离所述后进气门32的一端可活动地连接于所述机体内部结构上，所述后进气门32远离所述前进气门31的一端可活动地连接于所述进气罩滑块33，所述后进气门32远离所述进气罩滑块33的一端和所述前进气门31相铰接。其中，进气罩滑块33两侧和侧板11密封接触。所述前进气门31和后进气门32两侧分别与两侧的侧板11密封接触，避免泄气。

在一些可能的实施方案中，驱动机构包括后驱动杆7，所述后驱动杆7连接于所述进气罩滑块33，所述后驱动杆7驱动所述进气罩滑块33靠近或远离机体蒙皮2，以带动所述后进气门32远离所述前进气门31的一端靠近或远离所述机体蒙皮。

通过后驱动杆7上下移动，可调节进气罩滑块33上下移动从而调节后进气门32前端绕第一铰接部旋转，后端沿进气罩滑块33前后移动，这样可以调节扩压腔5的角度和扩压比，从而保持进气流动稳定。

在一些可能的实施方案中，进气罩滑块33包括第一连接板331和第二连接板332，第一连接板331可滑动地连接于所述端板12，第二连接板332垂直连接于所述第一连接板331，所述后进气门32远离所述前进气门31的一端可活动地连接于所述第二连接板332。第二连接板332的设置方便了和后进气门32连接。

具体的，第二连接板332上设置第一导向部，所述第一导向部沿垂直所述端板12的方向延伸，所述后进气门32远离所述前进气门31的一端可活动地连接于所述的第一导向部，且能沿所述第一导向部移动。

所述第一导向部上设置有第一滑块333，所述第一滑块333能沿所述第一导向部滑动。例如，第一导向部可以为滑槽，第一滑块333能沿滑槽滑动，所述后进气门32远离所述前进气门31的一端铰接于所述第一滑块333。

机体内部结构上设置第二导向部，第二导向部沿所述前进气门31和后进气门32的排列方向延伸设置，所述前进气门31远离所述后进气门32的一端连接于所述第二导向部，且能沿所述第二导向部移动。

具体的，所述第二导向部上可滑动地设置有第二滑块21，所述前进气门31远离所述后进气门32的一端铰接于所述第二滑块21。第二导向部可以为滑槽，第二滑块21可滑动地连接于所述滑槽。

图2为冲压进气流量调节装置的剖面示意图，通过前驱动装置(未图示)驱动前驱动杆6带动前进气门31前端随第二滑块21滑动，后端在进气腔4的喉道8位置上下移动，从而改变冲压进气道的进气腔的进气坡道角度和冲压进气道的喉道8面积。其中，前驱动装置的移动变化量根据所需进气流量进行设置。

在图2中，后驱动装置(未图示)驱动后驱动杆7使进气罩滑块33上下移动可使后进气门32前端绕第一铰接部旋转，后端随第二滑块21前后移动，从而调节扩压腔5的形状，保证进气流动稳定性并使进气总压恢复系数保持在较高水平。后驱动装置的移动量也是根据进气量的变化进行设定。

图3示出了典型进气工况下前进气门31、后进气门32及相应驱动杆和滑块的位置。需要注意的是，本申请中的前、后进气门32形状不限于图中所示平面结构，也可以设计为曲面结构。

图4给出了减小进气流量、调节进气流量为零时的前进气门31、后进气门32及相应驱动杆和滑块的位置。前进气门31完全覆盖进气口，进气喉道8面积为零，后进气门32位于在前端铰接位置限制下移动行程范围内。

图5给出了增大进气流量、调节进气流量为最大时的前进气门31、后进气门32及相应驱动杆和滑块的位置。前进气门31开度使进气喉道8面积最大，后进气门32位于在进气流量下保持合适进气扩压腔形状位置。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本申请已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。