CN106194494A - 一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管 - Google Patents

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    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle

Abstract

本发明公开了一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，包括作动环、固定环和若干个调节组件；调节组件包括鱼鳞片、连接杆、尾转头、后作动杆、转动接头、前作动杆和作动环转头，鱼鳞片一端外壁设有凸台，凸台中心沿鱼鳞片长度方向设有螺纹孔，尾转头与固定环的外壁转动连接，连接杆一端穿过所述螺纹孔并与其固连，另一端与尾转头固连；后作动杆一端与尾转头固定连接，另一端与作动转头固连，前作动杆一端通过作动环转头与作动环转动连接，另一端与转动接头固连。本发明使得加力燃烧室喷管出口截面积连续可调并且结构尽可能简单可靠，尺寸尽可能小。

Description

一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管
技术领域
本发明属于微型航空发动机配件，具体涉及一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管。
背景技术
微型涡喷发动机采用大型涡喷发动机的构造，对零部件进行了简化和小型化，使得微型涡喷发动机整体尺寸大大减小，因此被广泛应用于航模飞行器上作为动力装置。但受限于微型涡喷发动机的尺寸要求，其推力一般较小。为了增大微型涡喷发动机的推力并且使发动机仍然保持较小的尺寸，就需要在微型涡喷发动机的尾部增加加力燃烧室。微型涡喷发动机排出的气体进入加力燃烧室后，与加力燃烧室内喷入的燃料混合，进行二次燃烧，使得最终的排气速度显著增加，从而提高推力。为了使加力燃烧室正常工作，其尾部的喷管出口截面积必须是可调的。但加力燃烧室大多用于大型涡喷发动机，其可调喷管的结构复杂，并不适用于微型涡喷发动机。Colin M. Apke在《Demonstration of anAfterburner and Nozzle in a mini-Turbojet Engine》一文中，以微型涡喷发动机为研究对象，将加力燃烧室尾喷管直接切分成若干个鱼鳞片，一端与加力燃烧室尾部固连，另一端设有控制点，通过连杆控制喷管尾部叶片向中心收缩或向外扩张。该结构虽然简单，但喷管形状复杂，不易加工，密封性较差。所以基于微型涡喷发动机的加力燃烧室可调喷管的设计有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，使得加力燃烧室喷管出口截面积连续可调并且结构尽可能简单可靠，尺寸尽可能小。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，包括作动环、固定环和若干个调节组件；调节组件包括鱼鳞片、连接杆、尾转头、后作动杆、转动接头、前作动杆和作动环转头，鱼鳞片一端外壁设有凸台，凸台中心沿鱼鳞片长度方向设有螺纹孔，固定环、作动环和鱼鳞片依次间隔排列，且固定环和作动环与鱼鳞片的凸台同侧，尾转头与固定环的外壁转动连接，连接杆一端穿过所述螺纹孔并与其固连，另一端与尾转头固连；后作动杆一端与尾转头固定连接，且后作动杆的转动平面与固定环垂直，后作动杆另一端与作动转头固连，前作动杆一端通过作动环转头与作动环转动连接，另一端与转动接头固连，若干个鱼鳞片呈环状排布，相邻的鱼鳞片采用相互覆盖的方式布置，构成喷管通道，通过固定环套在涡喷发动机加力燃烧室外壁。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）鱼鳞片相互覆盖构成的可调喷管密封性好。
（2）采用连杆旋转方式传动，结构可靠。
（3）传动与固定机构简单，调节精度较高，反应速度快。
（4）零部件尺寸小，实施方便。
附图说明
图1为本发明一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管整体结构示意图。
图2为本发明一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管的鱼鳞片机构示意图。
图3为本发明一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管的尾部局部结构示意图。
图4为本发明一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管的尾转头结构示意图。
图5为本发明一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管的后作动转头结构示意图。
图6为本发明一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管的作动环结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图6，一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，包括作动环9、固定环10和若干个调节组件；调节组件包括鱼鳞片1、连接杆2、尾转头3、后作动杆4、转动接头、前作动杆7和作动环转头8，鱼鳞片1一端外壁设有凸台，凸台中心沿鱼鳞片1长度方向设有螺纹孔，固定环10、作动环9和鱼鳞片1依次间隔排列，且固定环10和作动环9与鱼鳞片1的凸台同侧，尾转头3与固定环10的外壁转动连接，连接杆2一端穿过所述螺纹孔并与其固连，另一端与尾转头3固连；后作动杆4一端与尾转头3固定连接，且后作动杆4的转动平面与固定环10垂直，后作动杆4另一端与作动转头固连，前作动杆7一端通过作动环转头8与作动环9转动连接，另一端与转动接头固连，若干个鱼鳞片1呈环状排布，相邻的鱼鳞片1采用相互覆盖的方式布置，构成喷管通道，通过固定环10套在涡喷发动机加力燃烧室外壁。
所述转动接头包括后作动转头5和前作动转头6，两者结构相同，包括底板和两块侧板，两块侧板相互平行固定在底板两侧，构成凹字形，底板中心开有通孔，侧板远离底板的一端开有通孔；后作动转头5和前作动转头6的凹口相对，侧板上的通孔对齐，并通过螺钉固连；后作动杆4穿过后作动转头5底板上的通孔并与其固连，前作动杆7穿过前作动转头6底板上的通孔并与其固连。
所述鱼鳞片1为挠性件，具有良好的弹性，鱼鳞片1截面形状为圆弧形，曲率略大于加力燃烧室外径。
所述作动环转头8包括底板和两块侧板，两块侧板相互平行固定在底板两侧，构成凹字形，底板中心开有通孔，侧板远离底板的一端开有通孔；作动环转头8通过侧板与作动环9转动连接，前作动杆7穿过作动环转头8底板上的通孔并与其固连。
所述连接杆2、尾转头3、后作动杆4、后作动转头5、前作动转头6、前作动杆7、作动环转头8和作动环9构成连杆传动机构。
所述尾转头3底部设有凹槽，用于与固定环10转动连接，侧壁开有螺纹孔，用于与连接杆2固连，顶部开有螺纹孔，用于与后作动杆4固连。
所述固定环10和作动环9外壁上分别均匀分布若干个用于固定转头的凸起。
所述的调节组件采用12个。
所述作动环9沿加力燃烧室轴线方向平动，通过连杆传动机构传动，使得鱼鳞片1绕固定环10圆周方向作转动运动。
实施例1
结合图1~图6，一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，包括作动环9、固定环10和12个调节组件。调节组件包括鱼鳞片1、连接杆2、尾转头3、后作动杆4、转动接头、前作动杆7和作动环转头8，鱼鳞片1一端外壁设有凸台，凸台中心沿鱼鳞片1长度方向设有螺纹孔，固定环10、作动环9和鱼鳞片1依次间隔排列，且固定环10和作动环9与鱼鳞片1的凸台同侧。尾转头3与固定环10的外壁通过螺栓形成转动连接，连接杆2一端穿过所述螺纹孔并通过螺钉与其固连，另一端通过螺钉与尾转头3固连。后作动杆4一端与尾转头3通过螺纹固定连接，且后作动杆4的转动平面与固定环10垂直。后作动杆4另一端与作动转头通过螺纹固连，前作动杆7一端通过作动环转头8与作动环9转动连接，另一端与转动接头通过螺纹固连。12个鱼鳞片1呈环状排布，相邻的两个鱼鳞片1采用相互覆盖的方式布置，构成喷管通道，并通过固定环10套在涡喷发动机加力燃烧室外壁。
结合图1、图2和图3，鱼鳞片1为挠性件，具有良好的弹性。鱼鳞片1截面形状为圆弧形，曲率略大于加力燃烧室外径。圆弧形的截面形状可以让相互覆盖的两片鱼鳞片1的接触部分面积尽可能大，保证良好的密封效果。12组鱼鳞片可以让喷管出口截面积的调节具有较高的精度，同时保持整体结构的简单。
结合图6，所述固定环10和作动环9外壁上分别均匀分布12个用于固定转头的凸起。
结合图1和图4，所述尾转头3底部设有凹槽，用于与固定环10的凸起转动连接，侧壁开有螺纹孔，用于与连接杆2固连，顶部开有螺纹孔，用于与后作动杆4固连。
结合图1和图5，所述转动接头包括后作动转头5和前作动转头6，两者结构相同，包括底板和两块侧板，两块侧板相互平行固定在底板两侧，构成凹字形，底板中心开有螺纹孔，侧板远离底板的一端开有螺纹孔；后作动转头5和前作动转头6的凹口相对，侧板上的通孔对齐，并通过螺钉固连。后作动转头5和前作动转头6据此形成铰链结构，
所述作动环转头8包括底板和两块侧板，两块侧板相互平行固定在底板两侧，构成凹字形，底板中心开有螺纹孔，侧板远离底板的一端开有螺纹孔；作动环转头8通过侧板与作动环9的凸起转动连接，前作动杆7穿过作动环转头8底板上的螺纹孔并与其固连。
结合图1和图6，作动环9内部通孔直径略大于加力燃烧室外径，与加力燃烧室共轴，沿轴线平动。固定环10固定于加力燃烧室外壁上，置于燃烧室尾部。
工作流程：
作动环9沿加力燃烧室轴线方向平动，通过作动环转头8、后作动杆4、后作动转头5、前作动转头6和前作动杆7的传动，将作动环9的平动转换成尾转头3的绕固定环10圆周方向的转动。尾转头3通过连接杆2与鱼鳞片1固连，从而使得鱼鳞片1作绕固定环10圆周方向的转动运动。12组调节组件协同运作，于是作动环9向加力燃烧室尾部运动时，鱼鳞片1绕固定环10的圆周方向向喷管中心偏转，则喷管收缩，出口截面积减小；反之，喷管扩张，出口截面积增大。固定环10固定于加力燃烧室尾部，将喷管与加力燃烧室出口连接起来。
综上所述，本发明一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管传动机构简单可靠，鱼鳞片1构成的可调喷管密封性好，调节精度较高，反应速度快，零部件尺寸小，有效解决了用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管的结构问题。

Claims (7)

1.一种用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，其特征在于：包括作动环（9）、固定环（10）和若干个调节组件；调节组件包括鱼鳞片（1）、连接杆（2）、尾转头（3）、后作动杆（4）、转动接头、前作动杆（7）和作动环转头（8），鱼鳞片（1）一端外壁设有凸台，凸台中心沿鱼鳞片（1）长度方向设有螺纹孔，固定环（10）、作动环（9）和鱼鳞片（1）依次间隔排列，且固定环（10）和作动环（9）与鱼鳞片（1）的凸台同侧，尾转头（3）与固定环（10）的外壁转动连接，连接杆（2）一端穿过所述螺纹孔并与其固连，另一端与尾转头（3）固连；后作动杆（4）一端与尾转头（3）固定连接，且后作动杆（4）的转动平面与固定环（10）垂直，后作动杆（4）另一端与作动转头固连，前作动杆（7）一端通过作动环转头（8）与作动环（9）转动连接，另一端与转动接头固连，若干个鱼鳞片（1）呈环状排布，相邻的鱼鳞片（1）采用相互覆盖的方式布置，构成喷管通道，通过固定环（10）套在涡喷发动机加力燃烧室外壁。
2.根据权利要求1所述的用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，其特征在于：所述转动接头包括后作动转头（5）和前作动转头6，两者结构相同，包括底板和两块侧板，两块侧板相互平行固定在底板两侧，构成凹字形，底板中心开有通孔，侧板远离底板的一端开有通孔；后作动转头（5）和前作动转头6的凹口相对，侧板上的通孔对齐，并通过螺钉固连；后作动杆（4）穿过后作动转头（5）底板上的通孔并与其固连，前作动杆（7）穿过前作动转头6底板上的通孔并与其固连。
3.根据权利要求1所述的用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，其特征在于：所述鱼鳞片（1）为挠性件，具有良好的弹性，鱼鳞片（1）截面形状为圆弧形。
4.根据权利要求1所述的用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，其特征在于：所述作动环转头（8）包括底板和两块侧板，两块侧板相互平行固定在底板两侧，构成凹字形，底板中心开有通孔，侧板远离底板的一端开有通孔；作动环转头（8）通过侧板与作动环（9）转动连接，前作动杆（7）穿过作动环转头（8）底板上的通孔并与其固连。
5.根据权利要求1所述的用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，其特征在于：所述尾转头（3）底部设有凹槽，用于与固定环（10）转动连接，侧壁开有螺纹孔，用于与连接杆（2）固连，顶部开有螺纹孔，用于与后作动杆（4）固连。
6.根据权利要求1所述的用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，其特征在于：所述固定环（10）和作动环（9）外壁上分别均匀分布若干个用于固定转头的凸起。
7.根据权利要求1所述的用于微型涡喷发动机加力燃烧室的可调喷管，其特征在于：所述的调节组件采用12个。
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