CN109436361A - 一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，包括设置在航空母舰甲板上的挡焰板，一端固定，固定端和飞机飞行方向垂直，挡焰板可沿固定端转动升起和甲板成夹角时，可以阻挡飞机尾喷流，挡焰板上设置有多个气体通道，气体通道一端设置在挡焰板的上端面，另一端与甲板内的压气机装置连通，压气机装置提供高压空气，通过气体通道竖直向上喷射高压气流。在舰载机发动机准备启动时，打开挡焰板并开启阀门，气体通道竖直向上喷射高压气流，改变发动机喷流方向，使之向上折转同时在挡焰板上形成冷却气体保护层，从而实现保护人员及挡焰板的目的。本发明提供的高温防护航空母舰尾焰挡板，热防护效果非常好，可将尾焰挡板附近的温度降到常温。
Description
技术领域
本发明属于航空气动技术领域，涉及一种适合高温、高速、高压气流冲刷防护领域，具体地说，涉及一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板。
背景技术
由于航空母舰甲板上的空间非常紧张，因此在喷气式飞机起降时飞机发动机喷出的尾焰可能对后面的人员及飞机造成伤害。为了对甲板上的工作人员及设备进行有效防护，一般航母都会在甲板上安装发动机尾焰挡焰板，该挡焰板直接挡在了发动机尾喷管的后面，并与甲板形成一定的角度，发动机喷出的射流被其偏离并导向上方，从而避免了高温尾流对甲板上人员和设备的伤害。然而由于发动机喷口温度接近2000度，射流直接喷在挡板上，如果不采取一定的措施，可以直接熔融钢板，甚至烧穿。
如图1，目前以美国为首的航母大国尾焰挡焰板的散热是通过在挡焰板内置冷却水管实现的，每个尾焰挡焰板都配备一定数量的散热板块，通过高盐冷却循环水带走热量，因此整套冷却系统异常复杂，而且由于盐水腐蚀性很强，需要定期必须更换循环水系统，因此寻找并开发一套新型尾焰挡焰板散热系统就显得非常有必要。
发明内容
本发明的目的是针对航空母舰尾焰挡焰板散热系统进行的，针对喷气式发动机尾喷流具有的高温、高压、高速的特点，提供一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，通过在挡焰板上产生射流，改变发动机的尾喷流方向，从而实现对尾焰挡焰板的热防护。
为了实现上述的技术目的，本发明采用如下的技术方案。
本发明提供一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，包括挡焰板，挡焰板设置在航空母舰的甲板上，一端固定，固定端和飞机飞行方向垂直，挡焰板可沿固定端转动，挡焰板沿固定端转动升起和甲板成夹角时，可以阻挡飞机尾喷流，挡焰板上设置有多个气体通道，所述的气体通道一端设置在挡焰板的上端面，另一端与甲板内的压气机装置连通；压气机装置提供高压空气，通过气体通道竖直向上喷射高压气流。
进一步的，本发明的一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，挡焰板上端设置有气阀槽，气阀槽为和挡焰板的固定端平行设置的V型槽，在挡焰板内部与气阀槽平行设置有气体管道，气体管道上连接有多个气阀，气阀固定在气阀槽的一个端面上，挡焰板升起和甲板成夹角时，气阀竖直向上，气体管道和压气机装置连通；压气机装置提供高压空气，通过气体管道和气阀竖直向上喷射高压气流，形成竖直的射流面。
进一步的，本发明的一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，挡焰板上平行间隔设置有多个气阀槽，每个气阀槽对应设置有一个气体管道，每个气体管道上连接有多个气阀，气阀固定在对应气阀槽的一个端面上，挡焰板升起和甲板成夹角时，气阀竖直线上，气体管道分别和压气机装置连通；压气机装置提供高压空气，通过气体管道和气阀竖直向上喷射高压气流，形成竖直的射流面。
进一步的，本发明的一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，所述高压空气为20倍大气压的高压空气。
进一步的，本发明的一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，挡焰板厚度为425mm，其固定端方向的长度为5000mm，挡焰板升起后与甲板的夹角为45度，高度为5000mm；气阀槽为平行设置的4个，平均分布在距离甲板870mm至1890mm的高度上，每个气阀槽对应设置一个气体管道，每个气体管道连接有16个气阀，气阀固定在气阀槽的一个端面上，挡焰板与夹板成45度夹角时，气阀竖直向上，气体管道分别和压气机装置连通；压气机装置提供20倍大气压的高压空气，通过气体管道和气阀竖直向上喷射高压气流，形成竖直的射流面。
本发明采用上述的技术方案，取得如下的技术效果。
1、本发明提供的高温防护航空母舰尾焰挡板，设置有气体通道，的气体通道一端设置在挡焰板的上端面，另一端与甲板内的压气机装置连通，用以喷射高压气流。在舰载机发动机准备启动时，即开启气体通道出口阀门，此时高压常温气体将竖直向上喷射，此高压喷流将会改变发动机的喷流方向，使之向上折转并同时在挡焰板上形成冷却气体保护层，从而实现保护人员及挡焰板的目的。
2、本发明提供的高温防护航空母舰尾焰挡板，热防护效果非常好，可以将尾焰挡焰板附近的温度降到常温。
3、本发明提供的高温防护航空母舰尾焰挡板，结构简单可靠。
附图说明
图1是现有技术的航母甲板挡焰板工作示意图；
图2是本发明的一种实施方式的高温防护航空母舰尾焰挡焰板的结构示意图；
图3是本发明的一种实施方式的高温防护航空母舰尾焰挡焰板结构示意图；
图4分别为现有技术的挡焰板的空间温度云图、空间马赫数云图和空间静压云图；
图4a为空间温度云图；
图4b为空间马赫数云图；
图4c为空间静压云图；
图5分别为本发明的高温防护航空母舰尾焰挡焰板的空间温度云图、空间马赫数云图、空间静压云图、空间等温线流场和空间等温线流场的局部放大图；
图5a为空间温度云图；
图5b为间马赫数云图；
图5c为空间静压云图；
图5d为空间等温线流场；
图5e为挡焰板处局部放大空间等温线流场；
图中包括：挡焰板1，气阀槽2，气体管道3，气阀4，进气口5。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
参见图2至图3，本发明的高温防护航空母舰尾焰挡板，包括挡焰板1；挡焰板1设置在航空母舰的甲板上，一端固定，固定端和飞机飞行方向垂直，挡焰板1可以沿着固定端转动。挡焰板1沿着固定端转动升起并和甲板成夹角并固定时，可以阻挡飞机尾喷流。
具体的，挡焰板1上设置有多个气体通道，所述的气体通道一端设置在挡焰板1的上端面，另一端与甲板内的压气机装置连通，压气机装置提供高压空气，通过气体通道竖直向上喷射高压气流。
本发明的高温防护航空母舰尾焰挡板使用时，设置在航空母舰的甲板上，固定端和飞机飞行方向垂直设置。挡焰板1未打开(即挡焰板1固定在甲板上，和甲板在一个平面上时)，压气机装置关闭，不喷射气流；当挡焰板1升起后(即挡焰板1沿着固定端转动并最终和甲板形成一个夹角固定时)，压气机装置打开，通过气体通道喷射竖直向上的气流，形成竖直的射流面来阻挡并且改变飞机尾喷流。优选的，压气机装置提供20倍的大气压，压气机装置打开时，通过气体通道喷射竖直向上的气流，形成竖直的射流面来阻挡并且改变飞机尾喷流。
作为一种优选的方案，本发明的高温防护航空母舰尾焰挡焰板，挡焰板1上部上设置有气阀槽2，具体的，气阀槽2为和挡焰板1的固定端平行设置的V型槽。挡焰板1内部和V型槽平行设置有气体管道3，气体管道3上连接有多个气阀4，气阀4固定在V型槽的一个端面上，挡焰板1升起时，气阀槽2设置气阀4的端的面水平，气阀4竖直；气体管道3和压气机装置连通，具体的，通过进气口5与压气机装置连通，用以供高压空气。挡焰板1未打开(即挡焰板1固定在甲板上，和甲板在一个平面上时)，气阀4关闭，不喷射气流；当挡焰板1升起后(即挡焰板1沿着固定端转动并最终和甲板形成一个夹角固定时)，气阀4打开，并开始喷射竖直向上的气流，形成竖直的射流面来阻挡并且改变飞机尾喷流。
优选的，挡焰板1上平行间隔设置有多个气阀槽2，每个气阀槽2对应设置有一排气体管道3，每个气体管道3上设置有多个气阀4，气阀4设置在对应气阀槽2的一个端面上，挡焰板1升起时(即挡焰板1沿着固定端转动并最终和甲板形成一个夹角固定时)，气阀槽2设置气阀4的端的面水平，气阀4竖直设置，气体管道3分别和压气机装置连通，具体的，通过进气口5和压气机装置连通，用以以供高压空气。
以下为参考国内外主流舰载机发动机参数，通过对极端参数进行验证及多轮修改设计方案，得到的最优选的实施方式。
挡焰板1厚度为425mm，其固定端方向的长度为5000mm，挡焰板1升起后与甲板的夹角为45度，其高度为5000mm，气阀槽2有平行设置的4排，平均分布在距离甲板870mm至1890mm的高度上。每排对应设置一排气体管道3，每排气体管道3固定设置有16个气阀4，气体管道3和压气机装置连通，具体的，通过进气口5和压气机装置连通，压气装置提供的高压空气为20倍大气压的高压空气。挡焰板1未打开(即挡焰板1固定在甲板上，和甲板在一个平面上时)，气阀4关闭，不喷射气流。在舰载机发动机准备启动时，挡焰板1升起后(即挡焰板1沿着固定端转动并最终和甲板形成45度角时)，气阀4打开，此时压气机装置通过气体管道3和气阀4提供高压常温气体，并竖直向上喷射，此高压喷流将会改变发动机的喷流方向，使之向上折转并同时在挡焰板1上形成冷却气体保护层，从而实现保护人员及挡焰板的目的。
参见图4和图5，为通过CFD数值模拟得到的现有技术的挡焰板和本发明的最优选的实施方式的高温防护航空母舰尾焰挡焰板周围的空间温度、马赫数及压力分布。
从中可以看出，现有技术的挡焰板上，温度达到1900K的高温，而本发明的最优选的高温防护航空母舰尾焰挡焰板上的温度明显降到了常温。说明本发明提供的高温防护航空母舰尾焰挡焰板，其竖直向上的射流有效阻挡并且改变了飞机尾喷气流的方向，降低了挡焰板的温度。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出任何的修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高温防护航空母舰尾焰挡焰板，包括挡焰板，挡焰板设置在航空母舰的甲板上，一端固定，固定端和飞机飞行方向垂直，挡焰板可沿固定端转动，挡焰板沿固定端转动升起和甲板成夹角时，可以阻挡飞机尾喷流，其特征在于：挡焰板上设置有多个气体通道，所述的气体通道一端设置在挡焰板的上端面，另一端与甲板内的压气机装置连通；压气机装置提供高压空气，通过气体通道竖直向上喷射高压气流。
2.根据权利要求1所述的高温防护航空母舰尾焰挡焰板，其特征在于：挡焰板上端设置有气阀槽，气阀槽为和挡焰板的固定端平行设置的V型槽，在挡焰板内部与气阀槽平行设置有气体管道，气体管道上连接有多个气阀，气阀固定在气阀槽的一个端面上，挡焰板升起和甲板成夹角时，气阀竖直向上，气体管道和压气机装置连通；压气机装置提供高压空气，通过气体管道和气阀竖直向上喷射高压气流，形成竖直的射流面。
3.根据权利要求2所述的高温防护航空母舰尾焰挡焰板，其特征在于：挡焰板上平行间隔设置有多个气阀槽，每个气阀槽对应设置有一个气体管道，每个气体管道上连接有多个气阀，气阀固定在对应气阀槽的一个端面上，挡焰板升起和甲板成夹角时，气阀竖直线上，气体管道分别和压气机装置连通；压气机装置提供高压空气，通过气体管道和气阀竖直向上喷射高压气流，形成竖直的射流面。
4.根据权利要求1至3任一所述的高温防护航空母舰尾焰挡焰板，其特征在于：所述高压空气为20倍大气压的高压空气。
5.根据权利要求2所述的高温防护航空母舰尾焰挡焰板，其特征在于：挡焰板厚度为425mm，其固定端方向的长度为5000mm，挡焰板升起后与甲板的夹角为45度，高度为5000mm；
气阀槽为平行设置的4个，平均分布在距离甲板870mm至1890mm的高度上，每个对应设置一个气体管道，每个气体管道连接有16个气阀，气阀固定在气阀槽的一个端面上，挡焰板与夹板成45度夹角时，气阀竖直向上，气体管道分别和压气机装置连通；
压气机装置提供20倍大气压的高压空气，通过气体管道和气阀竖直向上喷射高压气流，形成竖直的射流面。
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