CN108757216A - 一种花瓣型降噪d形矢量喷管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种花瓣型降噪D形矢量喷管，由前端转向件，圆转D型过渡件，后端转向件、花瓣型喷口组成；其中，圆转D型过渡件分别与前端转向件、后端转向件固定连接，前端转向件位于圆转D型过渡件的前部，后端转向件与花瓣型喷口连接位于圆转D型过渡件的后部。矢量喷管安装在发动机涡轮出口处，通过控制圆转D形过渡件旋转，实现前端转向件360°任意角度的转动。花瓣型壳体位于外壳体的后端部，且依中心尾椎周向均布分割成内涵道和外涵道，花瓣型壳体使外涵道排气向内涵道流动，内涵道排气向外流动，燃气喷出时，增大气流和外部空气的接触面积，降低排出气流的速度及排气噪声。矢量喷管具有结构简单，操纵灵活的特点。

Description

一种花瓣型降噪D形矢量喷管

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，具体地说，涉及一种花瓣型降噪D形矢量喷管。

背景技术

在发动机技术领域，尾喷管是使涡轮后的燃气继续膨胀，将燃气中剩余的热焓充分转变为动能，使燃气以高速从喷口喷出。超音速飞机发动机，燃气在尾喷管中的总膨胀比可达10～20以上，传统的收敛形尾喷管会导致燃气不完全膨胀，从而造成推力损失较大。将尾喷管的收敛段固定不可调节，扩散段靠多块调节片调节，同时将收敛形的加力燃烧室壳体作为收敛段，多调节片式喷口在加力状态下张开形成扩散段。通过气动方法调节喉部截面，调节片式喷口在加力状态时张开形成扩散段形尾喷管。其不仅简化喷管结构和重量，同时提高了推力的利用功率，产生更高速的燃气。

推力矢量技术是通过偏转发动机喷流的方向,从而获得额外操纵力矩的技术。飞机上推力均沿顺飞机轴线朝前，方向并不能改变，为强调这一技术中推力方向可变的特点，将其称为推力矢量技术。未采用推力矢量技术的飞机，发动机的喷流是与飞机的轴线重合的，产生的推力也沿轴线向前，这种情况下发动机的推力只是用于克服飞机所受到的阻力，提供飞机加速的动力。采用推力矢量技术的飞机，则是通过喷管偏转，利用发动机产生的推力，获得多余的控制力矩，实现飞机的姿态控制。

中国专利201710403267.9“一种楔形多控制孔式流体推力矢量喷管”，通过控制流量控制阀的开度改变静压腔和控制孔的压强，从而引起所述斜掠壁面上的静压变化，使发动机喷流与斜掠壁面的距离和夹角改变，产生矢量角连续可变的矢量推力，而喷管壁面无需活动；与基于控制缝形式的流体推力矢量喷管相比，该推力矢量喷管采用多控制孔式结构，提高了喷管壁面刚性，从而提高了长期使用的可靠性和稳定性，降低了制造难度。但其不具备降低可探测的性能，也不具备降噪能力。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种花瓣型降噪D形矢量喷管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括前端转向件、圆转D型过渡件、后端转向件、花瓣型喷口，所述圆转D型过渡件分别与前端转向件、后端转向件固定连接，前端转向件位于圆转D型过渡件的前部，后端转向件与花瓣型喷口连接位于圆转D型过渡件的后部，其特征在于所述前端转向件包括安装槽、紧固孔、第一稳固段、轴承槽、轴承盖，安装槽位于第一稳固段前端部，安装槽上有紧固孔，安装槽、紧固孔用来将喷管固连在发动机涡轮出口处，轴承槽与轴承盖位于第一稳固段后侧端部，用来放置轴承；

所述圆转D型过渡件包括轴承内部段、第二稳固段、圆转D形件、第三稳固段、D形变截面段、D形圆弧段、转轴轴孔，圆转D形件一端与第二稳固段连接，圆转D形件另一端与第三稳固段、D形变截面段、D形圆弧段依次连接，D形变截面段与D形圆弧段出口部位两侧底端分别有转轴轴孔和转轴配合，用于控制连接件运动和连接两部分结构，轴承内部段位于第二稳固段前端，轴承内部段与轴承内径配合安装，圆转D形过渡件通过轴承与前端转向件连接，通过控制圆转D形过渡件转动，实现前端转向件360°任意角度的转动；

所述后端转向件包括第一偏转件、第二偏转件、第三偏转件，第一偏转件、第二偏转件、第三偏转件分别通过两侧下部转轴轴孔和转轴安装，依次嵌套于D形圆弧段上，偏转件的结构与圆转D型过渡件出口处的截面相似，且偏转件以转轴轴孔中心展开圆弧度为30°，每一偏转件的两转轴轴孔之间的距离、半圆半径逐渐增加，以使结构转动互不干涉，第三偏转件尾部为收敛段；

所述花瓣型喷口包括内涵道、外涵道、外壳体、花瓣型壳体和中心尾椎体，多个花瓣型壳体位于外壳体的内侧，并依中心尾椎体周向均布分割成内涵道和外涵道，花瓣型壳体使得外涵道排气向内涵道流动，内涵道排气向外流动；燃气喷出时，周围空气流过花瓣型外壳，增大燃气与周围空气的接触面积，降低排出气流的速度和排气噪声。

喷管出口处的D形截面底边中垂线到圆弧顶点该线段的中点与喷管进口圆形截面圆心位于同一水平面。

所述第一偏转件、第二偏转件、第三偏转件与D形变截面段、D形圆弧段依下部转轴轴孔同轴安装。

所述后端转向件的偏转件为多个。

有益效果

本发明提出的一种花瓣型降噪D形矢量喷管，通过安装槽、紧固孔安装在发动机涡轮出口处；前端转向件位于圆转D型过渡件前部并通过轴承连接；后端转向件位于圆转D型过渡件后部，可变形喷口与后端转向件连接。矢量喷管通过控制圆转D形过渡件转动，实现前端转向件360°任意角度的转动。D形变截面段与D形圆弧段出口部位两侧底端分别有转轴轴孔和转轴配合，用于控制连接件运动和连接两部分结构。花瓣型壳体位于外壳体的后端部，依中心尾椎体周向均布分割成内涵道和外涵道，花瓣型壳体使得外涵道排气向内涵道流动，内涵道排气向外流动，燃气喷出时，增大气流和外部空气的接触面积，降低排出气流的速度及排气噪声。

本发明花瓣型降噪D形矢量喷管，具有结构简单，操纵灵活的特点；在需要降噪时，矢量喷管开启变形，不需要降噪时，矢量喷管关闭变形，实现发动机矢量推进和降噪功能。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种花瓣型降噪D形矢量喷管作进一步详细说明。

图1为本发明的前端转向件示意图。

图2为本发明的圆转D形过渡件示意图。

图3为本发明的第一偏转件示意图。

图4为本发明的第二偏转件与第三偏转件连接示意图。

图5为本发明的花瓣型喷口示意图。

图6为本发明花瓣型降噪D形矢量喷管结构示意图。

图中:

1.安装槽 2.紧固孔 3.第一稳固段 4.轴承槽 5.轴承盖 6.轴承内部段 7.第二稳固段 8.圆转D形件 9.第三稳固段 10.D形变截面段 11.D形圆弧段 12.转轴轴孔 13.第一偏转件 14.第二偏转件 15.第三偏转件 16.内涵道 17.外涵道 18.外壳体 19.花瓣型壳体 20.中心尾椎体 21.前端转向件 22.圆转 D形过渡件 23.后端转向件 24.花瓣型喷口

具体实施方式

本实施例是一种花瓣型降噪D形矢量喷管。

参阅图1～图6，本实施例花瓣型降噪D形矢量喷管，由前端转向件21、圆转D型过渡件22、后端转向件23、花瓣型喷口24组成，圆转D型过渡件22分别与前端转向件21、后端转向件23固定连接，前端转向件21位于圆转D型过渡件22的前部，后端转向件23与花瓣型喷口24连接位于圆转D型过渡件22的后部；其中，前端转向件21包括安装槽1、紧固孔2、第一稳固段3、轴承槽4、轴承盖5，安装槽1位于第一稳固段3前端部，安装槽1上有紧固孔2，安装槽1、紧固孔2用来将喷管固连在发动机涡轮出口处，轴承槽4与轴承盖5位于第一稳固段3后侧端部，用来放置轴承。圆转D型过渡件22包括轴承内部段6、第二稳固段7、圆转D形件8、第三稳固段9、D形变截面段10、D形圆弧段11、转轴轴孔12，圆转D形件8一端与第二稳固段7连接，圆转D形件8另一端与第三稳固段9、D形变截面段10、D形圆弧段11依次连接，D形变截面段10与D形圆弧段11出口部位两侧底端分别有转轴轴孔12和转轴配合，用于控制连接件运动和连接两部分结构。轴承内部段6位于第二稳固段7前端，轴承内部段6与轴承内径配合安装，圆转D形过渡件22通过轴承与前端转向件21连接，通过控制圆转D形过渡件22转动，实现前端转向件360°任意角度的转动。喷管出口处的D形截面底边中垂线到圆弧顶点该线段的中点与喷管进口圆形截面圆心位于同一水平面上。

本实施例中，后端转向件23包括第一偏转件13、第二偏转件14、第三偏转件15，第一偏转件13、第二偏转件14、第三偏转件15分别通过两侧下部转轴轴孔12和转轴安装，依次嵌套于D形圆弧段11上，偏转件的结构与圆转D型过渡件22出口处的截面相似，且偏转件以转轴轴孔中心展开圆弧度为30°，每一偏转件的两转轴轴孔之间的距离、半圆半径逐渐增加，以使结构转动互不干涉，第三偏转件15尾部为收敛段。本实施例中，后端转向件的偏转件为多个。第一偏转件13、第二偏转件14、第三偏转件15与D形变截面段10、D形圆弧段11依下部转轴轴孔12同轴安装。

花瓣型喷口包括内涵道16、外涵道17、外壳体18、花瓣型壳体19和中心尾椎体20，多个花瓣型壳体19位于外壳体18的内侧，并依中心尾椎体20周向均布分割成内涵道和外涵道，花瓣型壳体19使得外涵道排气向内涵道流动，内涵道排气向外流动；燃气喷出时，周围空气流过花瓣型外壳19，提高该流动速度，增大燃气与周围空气的接触面积，降低排出气流的速度和排气噪声。

工作过程

矢量喷管通过安装槽、紧固孔安装在发动机涡轮出口处。圆转D形过渡件通过轴承与前端转向件配合连接。轴承内部段位于第二稳固段前端，轴承内部段与轴承内径配合安装，圆转D形过渡件通过轴承与前端转向件连接；喷管前端与发动机部件稳固不动，通过控制圆转D形过渡件转动，实现前端转向件360°任意角度的转动。出口处的转轴轴孔和转轴配合，用于控制后端转向件运动及连接两部分结构。此外，喷管出口处的D形截面底边中垂线到圆弧顶点该线段的中点与喷管进口圆形截面圆心在同一水平面上；有利于尾喷管进360°旋转时推力中心始终处在喷管的中心位置。花瓣型外壳作用于排气口处，混合器使得外涵道排气向内涵道流动，内涵道排气向外流动，花瓣型回转通道有效地加快了内外涵道排气速度和混合过程，燃气喷出时，周围空气流过花瓣型外壳，提高其流动速度，增大燃气与周围空气的接触面积，加速燃气与周围空气的混合，从而降低排气噪声。矢量喷管结构简单，具有操纵灵活的特点；在需要降噪时，矢量喷管开启变形，不需要降噪时矢量喷管关闭变形，实现发动机矢量推进和降噪功能。

Claims (4)

1.一种花瓣型降噪D形矢量喷管，包括前端转向件、圆转D型过渡件、后端转向件、花瓣型喷口，所述圆转D型过渡件分别与前端转向件、后端转向件固定连接，前端转向件位于圆转D型过渡件的前部，后端转向件与花瓣型喷口连接位于圆转D型过渡件的后部，其特征在于:所述前端转向件包括安装槽、紧固孔、第一稳固段、轴承槽、轴承盖，安装槽位于第一稳固段前端部，安装槽上有紧固孔，安装槽、紧固孔用来将喷管固连在发动机涡轮出口处，轴承槽与轴承盖位于第一稳固段后侧端部，用来放置轴承；

所述圆转D型过渡件包括轴承内部段、第二稳固段、圆转D形件、第三稳固段、D形变截面段、D形圆弧段、转轴轴孔，圆转D形件一端与第二稳固段连接，圆转D形件另一端与第三稳固段、D形变截面段、D形圆弧段依次连接，D形变截面段与D形圆弧段出口部位两侧底端分别有转轴轴孔和转轴配合，用于控制连接件运动和连接两部分结构，轴承内部段位于第二稳固段前端，轴承内部段与轴承内径配合安装，圆转D形过渡件通过轴承与前端转向件连接，通过控制圆转D形过渡件转动，实现前端转向件360°任意角度的转动；

所述后端转向件包括第一偏转件、第二偏转件、第三偏转件，第一偏转件、第二偏转件、第三偏转件分别通过两侧下部转轴轴孔和转轴安装，依次嵌套于D形圆弧段上，偏转件的结构与圆转D型过渡件出口处的截面相似，且偏转件以转轴轴孔中心展开圆弧度为30°，每一偏转件的两转轴轴孔之间的距离、半圆半径逐渐增加，以使结构转动互不干涉，第三偏转件尾部为收敛段；

所述花瓣型喷口包括内涵道、外涵道、外壳体、花瓣型壳体和中心尾椎体，多个花瓣型壳体位于外壳体的内侧，并依中心尾椎体周向均布分割成内涵道和外涵道，花瓣型壳体使得外涵道排气向内涵道流动，内涵道排气向外流动；燃气喷出时，周围空气流过花瓣型外壳，增大燃气与周围空气的接触面积，降低排出气流的速度和排气噪声。

2.根据权利要求1所述的花瓣型降噪D形矢量喷管，其特征在于:喷管出口处的D形截面底边中垂线到圆弧顶点该线段的中点与喷管进口圆形截面圆心位于同一水平面。

3.根据权利要求1所述的花瓣型降噪D形矢量喷管，其特征在于:所述第一偏转件、第二偏转件、第三偏转件与D形变截面段、D形圆弧段依下部转轴轴孔同轴安装。

4.根据权利要求1所述的花瓣型降噪D形矢量喷管，其特征在于:所述后端转向件的偏转件为多个。