一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法

摘要

本发明公开了一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法，采用终端格栅模拟涡轮叶片结构对发动机排气系统的影响，并用于排气系统RCS测试。终端格栅由径向插板、周向插板与定位支撑圆环组成，终端格栅位于支板前部，且与环型混合室表面形成紧密配合。排气系统RCS测试的终端格栅结构简单、安装便捷，稳固地安装在测试物体的终端处，减少了被测物体的涡轮的级数,能更好的模拟排气系统内部涡轮叶片结构对测试的影响；将带有终端格栅的发动机排气系统作为测试件安装在弱散射壳体中，并将弱散射壳体放置在暗室转台上，对其采用暗室测试方法进行测试；使排气系统RCS测试更接近发动机装机状态时的排气系统测试结果。

权利要求

1.一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅,包括径向插板、周向插板、定位支撑圆环、发动机排气系统，发动机排气系统由收敛扩张喷管、隔热屏、支板、火焰稳定器、环型混合室、中心锥组成，其特征在于:所述周向插板包括周向下部插板、周向中部插板、周向上部插板，径向插板、周向下部插板、周向中部插板、周向上部插板与定位支撑圆环组成终端格栅，终端格栅位于支板前部，且与中心锥接触、与环型混合室表面形成紧密配合，终端格栅中心与中心锥、环型混合室、收敛扩张喷管同轴安装；所述径向插板的两端部和径向插板的中间分别开有窄缝，窄缝宽度为2mm；开缝深度为径向插板宽度的0.8～0.9倍；相邻径向插板距离d<λmin/4，其中λmin为最短波长，径向插板的长度为中心锥表面与环型混合室内表面之间的径向距离，径向插板、周向插板的厚度分别为2mm。

2.一种利用权利要求1所述的航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅进行测试的方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1.根据所测试的排气系统环型混合室的内半径、中心锥的半径计算出径向插板的长度，根据该组数据制作所需要的径向插板；

步骤2.根据测试雷达波频率计算出测试中的最小波长λmin，测试中的最小波长λmin为

30mm，根据最小波长计算出本次测试中所需要的最多的径向插板的数量；

步骤3.按照径向插板的结构尺寸制作周向插板；

步骤4.将径向插板与周向插板固定紧密配合，按照实际测试波长增加或减少径向插板的数量，调整径向插板，使两个相邻径向插板的间隔小于测试波长的四分之一，并与定位支撑圆环进行组合安装成终端格栅；

步骤5.将组合完成的终端格栅安装在测试排气系统的支板前部，即排气系统进气来流位置，终端格栅与与环型混合室表面形成紧密配合；

步骤6.将带有终端格栅的发动机排气系统作为测试件安装放置在弱散射壳体中，并将弱散射壳体放置在暗室内转台上进行测试；

步骤7.校对分析测试数据。

说明书

一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及雷达目标散射测试技术领域，具体地说，涉及一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法。

背景技术

[0002] 目标的隐身性能主要取决于其雷达散射截面的大小，雷达散射截面是一个十分复杂的物理量，它与目标的几何参数和物理参数有关，又与入射雷达波的参数有关，同时还与目标相对雷达姿态角有关。

[0003] 腔体结构是典型的强散射源，这种结构在作战飞机上非常常见。如飞机的座舱、进气道、排气系统的喷管等结构，这些结构对飞机的RCS有很大的贡献。如何准确获得这些腔体结构的RCS，对飞机的RCS测试和隐身措施的采用有直接的影响。目标雷达散射截面的研究方法主要包括理论分析和测试技术。尽管电磁理论有其完整性，可以分析典型的散射机理，但对于具有复杂外形的目标，利用现有的技术手段难以计算其RCS，因此测试技术是有效、快捷和准确的手段。

[0004] 航空发动机排气系统具有极其复杂的内部结构，如加力燃烧室的火焰稳定器、喷油环、支板以及波瓣混合器等，采用数值仿真的方法很难获得带有上述复杂结构的排气系统的RCS。因此，为准确获得排气系统的RCS有必要采用实验测试方法。从实验方面来讲，采用目前的技术对航空发动机进行整机测试是极其困难的。一方面，国内鲜有实验室能够对大尺寸的腔体进行RCS测试。另一方面，整机测试对于分析部件RCS的影响是没有必要的。《Radar Cross-section Measurements of a Full-Scale Aircraft Duct/Engine Structure》(IEEE Transactions on Antennas and Propagation,VoL.54,NO.8,Page2437,2066)飞机进气道的RCS实验中，描述了一种用于外场RCS腔体测试的终端装置，该装置为一圆形金属平板，这种金属平板结构简单，装配方便。但会造成测试数据比真实数据偏大。在《蛇形进气道的电磁散射特性》(航空学报,Vol.28,No.6,page1296-1301 2007)中，描述了一种模拟进气道出口压气机叶片的终端装置，这种装置比金属平板的终端装置能够更加真实的模拟发动机的装机状态，测试结果更加真实。但由于此装置中含有压气机叶片这类复杂的结构会导致加工难度和成本增加，并且适用性降低。还有一部分实验是将腔体部件的内部结构做了大量的简化处理，如减少测试终端的叶片级数。上述的终端装置和测试方法都是用于航空发动机进气道的RCS测试实验。排气系统与进气系统虽然都属于典型的腔体结构，但排气系统相比进气系统内部结构更加复杂，进口处的涡轮叶片数量较风扇叶片要多很多。在实际测试中难以采用上述两种典型的终端装置。

发明内容

[0005] 为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括径向插板、周向插板、定位支撑圆环、发动机排气系统，发动机排气系统由收敛扩张喷管、隔热屏、支板、火焰稳定器、环型混合室、中心锥组成，其特征在于:所述周向插板包括周向下部插板、周向中部插板、周向上部插板，径向插板、周向下部插板、周向中部插板、周向上部插板与定位支撑圆环组成终端格栅，终端格栅位于支板前部，且与中心锥接触、与环型混合室表面形成紧密配合，终端格栅中心与中心锥、环型混合室、收敛扩张喷管同轴安装；所述径向插板的两端部和径向插板的中间分别开有窄缝，窄缝宽度为2mm；开缝深度为径向插板宽度的0.8～0.9倍；相邻径向插板距离d<λmin/4，其中λmin为最短波长，径向插板的长度为中心锥表面与环型混合室内表面之间的径向距离，径向插板、周向插板的厚度分别为2mm。

[0007] 一种利用所述的航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅进行测试的方法，其特征在于包括以下步骤:

[0008] 步骤1.根据所测试的排气系统环型混合室的内半径、中心锥的半径计算出径向插板的长度，根据该组数据制作所需要的径向插板；

[0009] 步骤2.根据测试雷达波频率计算出测试中的最小波长λmin，测试中的最小波长λmin为30mm，根据最小波长计算出本次测试中所需要的最多的径向插板的数量；

[0010] 步骤3.按照径向插板的结构尺寸制作周向插板；

[0011] 步骤4.将径向插板与周向插板固定紧密配合，按照实际测试波长增加或减少径向插板的数量，调整径向插板，使两个相邻径向插板的间隔小于测试波长的四分之一，并与定位支撑圆环进行组合安装成终端格栅；

[0012] 步骤5.将组合完成的终端格栅安装在测试排气系统的支板前部，即排气系统进气来流位置，终端格栅与与环型混合室表面形成紧密配合；

[0013] 步骤6.将带有终端格栅的发动机排气系统作为测试件安装放置在弱散射壳体中，并将弱散射壳体放置在暗室内转台上进行测试；

[0014] 步骤7.校对分析测试数据。

[0015] 有益效果

[0016] 本发明提出的一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法，采用终端格栅模拟涡轮叶片结构对发动机排气系统的影响，并用于发动机系统RCS测试。终端格栅由径向插板、周向插板与定位支撑圆环组成，终端格栅位于发动机排气系统的支板前部，且与中心锥接触、与环型混合室表面形成紧密配合。发动机排气系统RCS测试的终端格栅结构简单，安装便捷，能够稳固地安装在测试物体的终端处，大大减少了被测物体的涡轮的级数，相比使用终端金属平板的测量模型能更好的模拟排气系统内部涡轮叶片等结构对测试的影响；将带有终端格栅的发动机排气系统作为测试件安装放置在弱散射壳体中，并将弱散射壳体放置在暗室内转台上进行测试；排气系统RCS测试更接近发动机装机状态时的排气系统测试结果。

附图说明

[0017] 下面结合附图和实施方式对本发明一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法作进一步详细说明。

[0018] 图1为本发明终端格栅与航空发动机排气系统安装示意图。

[0019] 图2为本发明发动机排气系统RCS测试的终端格栅结构示意图。

[0020] 图3为本发明的径向插板主视图。

[0021] 图4为本发明的径向插板左视图。

[0022] 图中:

[0023] 1.定位支撑圆环 2.周向下部插板 3.周向中部插板 4.周向上部插板 5.径向插板 6.收敛扩张喷管 7.隔热屏 8.支板 9.火焰稳定器 10.环型混合室 11.中心锥具体实施方式

[0024] 本实施例是一种航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅及方法。

[0025] 参阅图1～图4，本实施例中发动机排气系统RCS测试的终端格栅由径向插板、周向插板、定位支撑圆环和发动机排气系统组成；其中，周向插板包括周向下部插板2、周向中部插板3、周向上部插板4；定位支撑圆环1与周向下部插板2、周向中部插板3、周向上部插板4紧密配合组成终端格栅。发动机排气系统由收敛扩张喷管6、隔热屏7、支板8、火焰稳定器9、环型混合室10、中心锥11组成；终端格栅安装在支板8前部，且与中心锥11接触、与环型混合室10表面形成紧密配合。终端格栅中心与中心锥11、环型混合室10、收敛扩张喷管6同轴安装。定位支撑圆环1、周向下部插板2、周向中部插板3、周向上部插板4、径向插板5均采用与测试腔体相同的金属材料。

[0026] 在本实施例中,根据发动机排气系统的中心锥11半径、环型混合室10内半径计算出径向插板5的长度W，在径向插板两端长度距离为W2处分别开有深度为W1，宽度为H的窄缝，径向插板的中间开有相同的窄缝，开缝深度为径向插板宽度的0.8～0.9倍；其中，W为140mm、W1为40mm、W2为5mm、W3为69mm、L1为50mm、H为2mm；定位支撑圆环1半径为295mm、厚度为2mm、长度为140mm。根据定位支撑圆环1和径向插板5的结构，可确定周向下部插板2、周向中部插板3、周向上部插板4的半径尺寸，周向下部插板为300mm、周向中部插板为365mm、周向上部插板为430mm，三个周向插板的厚度均为2mm。径向插板的长度为中心锥表面与环型混合室内表面之间的径向距离，径向插板、周向插板的厚度分别为2mm。根据入射雷达波波长，计算出安装间隙，相邻径向插板距离d<λmin/4，其中λmin为最短波长，两个相邻径向插板的间隔不超过测试波长的四分之一。本实施例中取入射波长为50mm，按照要求计算出所需径向插板5的数量为240个。

[0027] 将带有终端格栅的发动机排气系统作为测试件安装放置在弱散射壳体中，并将弱散射壳体放置在暗室内转台上进行测试。

[0028] 基于航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅，本实施例还提出一种利用航空发动机排气系统RCS测试的终端格栅进行测试的方法，其包括以下步骤:

[0029] 步骤一、根据所测试的排气系统环型混合室的内半径以及中心锥的半径计算出径向插板的长度，根据该组数据制作所需要的径向插板和定位支撑圆环；

[0030] 步骤二、根据测试雷达波频率计算出测试中的最小波长λmin，测试中的最小波长λmin为30mm，根据最小波长计算出本次测试中所需要的最多的径向插板的数量；

[0031] 步骤三、按照径向插板的结构尺寸制作周向下部插板、周向上部插板和周向上部插板；

[0032] 步骤四、将径向插板与周向下部插板、周向中部插板和周向上部插板组合安装，调整径向插板,保证相邻的径向插板之间的间隔小于测试波长的四分之一，径向插板、周向下部插板、周向中部插板、周向上部插板与定位支撑圆环组合成终端格栅；

[0033] 步骤五、将组合完成的终端格栅安装在测试排气系统的支板前部，即为排气系统进气来流位置，终端格栅与中心锥接触、与环型混合室表面形成紧密配合；

[0034] 步骤六、将带有终端格栅的发动机排气系统作为测试件安装放置在弱散射壳体中，并将弱散射壳体放置在暗室内转台上进行测试；

[0035] 步骤七、校对分析测试数据。