CN111997779B - 一种相连深波谷交变波瓣喷管 - Google Patents

一种相连深波谷交变波瓣喷管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种相连深波谷交变波瓣喷管。以波峰两侧壁有径向向外小夹角、窄波谷宽波谷交替变化的常规波瓣喷管的波峰为起点，向内斜切去除部分波谷和侧壁，从宽波谷延伸出两两相连的大的V字型扰流片形成相连深波谷，窄波谷变为浅波谷，再在浅波谷延伸出锯齿型扰流片，在波峰延伸出爪型扰流片，得到相连深波谷交变波瓣喷管。由波谷谷底径向向内，波峰峰顶径向向外，从扰流片和波谷、波峰连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，其两头逐渐变尖终止于波峰、波谷、扰流片壁面。本发明的优点和取得的有益效果为：采用该相连深波谷交变波瓣喷管掺混性能好，混合管内壁面附近气流温度低，波瓣喷管气动外形变化小，使用寿命高。

Description

一种相连深波谷交变波瓣喷管
技术领域
本发明涉及一种相连深波谷交变波瓣喷管，其可用于军用直升机的红外抑制器，属于航空技术领域。
背景技术
军用直升机通过安装红外抑制器，来抑制动力装置产生的红外辐射，达到提升红外隐身性能，从而提高军用直升机的战场生存力。红外抑制器主体为波瓣喷管和弯曲混合管组成的波瓣混合器。直升机涡轴发动机的排气装置使用波瓣喷管，高速热排气流流经波瓣喷管，对周围环境大气形成引射作用。高速热排气流及被引射的环境气流流经波瓣喷管，因形成流向涡而在弯曲混合管内掺混，使最终排入大气的气流温度降低。另外，热排气流在内被引射的环境气流在外，能够有效隔绝热排气流对周围壁面的直接加热。红外抑制性能由红外抑制器排气流温度和壁面温度决定，在引射量一定的情况下，掺混效率越高，弯曲混合管内壁面附近气流温度越低，越有利于提高红外抑制器性能。因在涡轴发动机与波瓣喷管之间留有引射气流入口，波瓣喷管出口位于中心体下游，采用交变波瓣喷管利于引射的环境气流刺入热排气流核心，能获得更高的掺混效率。为了减小红外抑制器重量对军用直升机飞行性能的影响，往往会采用较短的弯曲混合管，这时就需要进一步提高交变波瓣喷管的掺混效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相连深波谷交变波瓣喷管，该交变波瓣喷管掺混性能突出，并能降低混合管内壁面附近气流温度，对局部结构的强化保证了其气动外形，延长了其使用寿命。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种相连深波谷交变波瓣喷管，由常规波瓣喷管以波峰一为起点，向内斜切去除部分波谷一和侧壁一，波峰一成为波峰二，波谷一成为波谷二，侧壁一成为侧壁二；再每隔一个波谷二在波谷二延伸出两两相连的大的V字型扰流片，在其余的波谷二处延伸出锯齿型扰流片，在波峰二处延伸出爪型扰流片，然后在各扰流片和波峰二、波谷二连接处布置加强筋。
作为本发明的进一步改进，所述的常规波瓣喷管两端齐平，内外表面圆滑无棱边，由圆管段和波瓣段组成，波瓣段由若干波峰一、侧壁一、波谷一圆形排列围成。
作为本发明的进一步改进，所述的常规波瓣喷管同一波峰一两侧的侧壁一之间有个径向向外的小夹角，取值范围8°~12°，使得相对于侧壁一平行的布置，波峰一和波谷一的尺寸更大。
作为本发明的进一步改进，所述的常规波瓣喷管波谷一的宽度交替变化；以波峰一为起点向内斜切后，波峰一成为波峰二，窄波谷成为浅波谷，相邻的宽波谷延伸出两两相连的大的V字型扰流片形成相连深波谷，侧壁一成为侧壁二。
作为本发明的进一步改进，浅波谷延伸出所述的锯齿型扰流片，从相连深波谷内的浅波谷延伸出的锯齿型扰流片小于从相连深波谷外的浅波谷延伸出的锯齿型扰流片，它们之间的轴向长度比值为0.65~0.85。
作为本发明的进一步改进，所述的爪型扰流片起始边长度为波峰二边缘长度的1/2~2/3，两者中点重合，爪型扰流片起始边中点与收尾尖点所连直线指向喷管轴线，与喷管轴线夹角为0~5°。
作为本发明的进一步改进，所述的布置加强筋，由宽波谷谷底径向向内，从V字型扰流片和宽波谷连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于V字型扰流片和宽波谷内壁面；由浅波谷谷底径向向内，从锯齿型扰流片和浅波谷连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于锯齿型扰流片和浅波谷内壁面；由波峰峰顶径向向外，从爪型扰流片和波峰连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于爪型扰流片和波峰外壁面。加强筋轴向尺寸为对应扰流片轴向尺寸的0.8~1.2倍，以各扰流片和波峰二、波谷二连接处为中间位置，加强筋高度为加强筋长度的1/8~1/5。
与现有技术相比，本发明的优点和取得的有益效果为：
第一，掺混性能好。同一波峰两侧的侧壁之间有径向向外的小夹角，使波峰和波谷尺寸更大，使热排气流和引射的环境气流分布更合理；波谷宽度交替变化，从宽波谷延伸出两两相连的V字型扰流片，从浅波谷延伸出锯齿型扰流片，利于使更多引射的环境气流刺入热排气流核心；V字型扰流片内外两侧会形成两对新的流向涡，锯齿型扰流片会影响V字型扰流片内外两侧的流向涡与侧壁尾流区流向涡的相互作用；爪型扰流片能使波峰尾流区热排气流偏离混合管壁面，加速波峰尾流区的掺混。四者共同作用下，使热排气流和引射的环境气流在较短的距离内就掺混均匀。
第二，混合管内壁面温度低。爪型扰流片能使波峰尾流区热排气流偏离混合管壁面，加速波峰尾流区的掺混，因而能有效降低混合管内壁面附近气流温度，避免高温排气流冲击加热混合管壁面。
第三，气动外形变化小。从波谷、波峰延伸出的扰流片会受到较大的气动力，在被高温排气流持续加热情况下，会产生较大的变形和振动。在波谷、波峰与扰流片连接处往前、往后顺流向布置两头逐渐变尖的长条形加强筋，对气流的扰动小。加强筋与扰流片形成T型承力结构，能在高温下有效应对较大的气动力。因此，这种结构强化保证了相连深波谷交变波瓣喷管的气动外形。
第四，使用寿命高。扰流片受到较大的气动力，同时被高温排气流持续加热。在波谷、波峰与扰流片连接处的两侧存在应力集中，扰流片在变形和震动后极易在应力集中处疲劳断裂。两头逐渐变尖的长条形加强筋与扰流片形成T型承力结构，有效去除了应力集中，延长了相连深波谷交变波瓣喷管的使用寿命。
附图说明
图1为本发明中宽窄波谷常规波瓣喷管的等轴视图。
图2为本发明中宽窄波谷常规波瓣喷管的后视图。
图3为本发明中宽窄波谷常规波瓣喷管斜切后的等轴视图。
图4为本发明中宽窄波谷常规波瓣喷管斜切后的后视图。
图5为本发明中相连深波谷交变波瓣喷管的等轴视图。
图6为本发明中相连深波谷交变波瓣喷管的后视图。
图7为本发明中相连深波谷交变波瓣喷管的前视图。
图8为本发明中相连深波谷交变波瓣喷管的侧视图。
图9为本发明中相连深波谷交变波瓣喷管的侧剖视图。
在附图中，1为波峰一；2为窄波谷；3宽波谷；4为侧壁一；5为波峰二；6为浅波谷；7为相连深波谷；8为侧壁二；9为爪型扰流片；10为锯齿型扰流片；11为加强筋；12为圆管段；13为波瓣段。
具体实施方式
下面将结合附图1～9和实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种相连深波谷交变波瓣喷管的实施例，由常规波瓣喷管以波峰一1为起点，向内斜切去除部分波谷一和侧壁一4，波峰一1成为波峰二5，波谷一成为波谷二，侧壁一4成为侧壁二8；再每隔一个波谷二在波谷二延伸出两两相连的大的V字型扰流片，在其余的波谷二处延伸出锯齿型扰流片10，在波峰二5出延伸出爪型扰流片9，然后在各扰流片和波峰二、波谷二连接处布置加强筋。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的常规波瓣喷管两端齐平，内外表面圆滑无棱边，由圆管段12和波瓣段13组成，波瓣段13由若干波峰一1、侧壁一4、波谷一圆形排列围成。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的常规波瓣喷管同一波峰一1两侧的侧壁一4之间有个径向向外的小夹角，其值为9.5°，使得相对于侧壁一平行的布置，波峰一5和波谷一的尺寸更大。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的常规波瓣喷管波谷一的宽度交替变化，宽波谷3半径为窄波谷2半径的1.616倍。以波峰一1为起点向内斜切后，波峰一1成为波峰二5，窄波谷2成为浅波谷6，相邻的宽波谷3延伸出两两相连的大的V字型扰流片形成相连深波谷7，侧壁一4成为侧壁二8。
作为本发明实施例的进一步改进，浅波谷6延伸出所述的锯齿型扰流片10，从相连深波谷7内的浅波谷6延伸出的锯齿型扰流片10小于从相连深波谷7外的浅波谷6延伸出的锯齿型扰流片10，它们之间的轴向长度比值为0.75。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的爪型扰流片9起始边长度为波峰二5边缘长度的1/2，两者中点重合，爪型扰流片9起始边中点与收尾尖点所连直线指向喷管轴线，与喷管轴线夹角为0°。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的加强筋11，由宽波谷3谷底径向向内，从V字型扰流片和宽波谷3连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于V字型扰流片和宽波谷3内壁面；由浅波谷6谷底径向向内，从锯齿型扰流片10和浅波谷6连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于锯齿型扰流片10和浅波谷6内壁面；由波峰二5峰顶径向向外，从爪型扰流片9和波峰二5连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于爪型扰流片9和波峰二5外壁面。加强筋轴向尺寸为对应扰流片轴向尺寸的1倍，以扰流片和波峰二、波谷二连接处为中间位置，加强筋高度为加强筋长度的1/7。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种相连深波谷交变波瓣喷管，其特征在于，由常规波瓣喷管以波峰一（1）为起点，向内斜切去除部分波谷一和侧壁一（4），波峰一（1）成为波峰二（5），波谷一成为波谷二，侧壁一（4）成为侧壁二（8）；再每隔一个波谷二在波谷二处延伸出两两相连的大的V字型扰流片，在其余的波谷二处延伸出锯齿型扰流片（10），在波峰二（5）处延伸出爪型扰流片（9），然后在各扰流片和波峰二、波谷二连接处布置加强筋；所述的常规波瓣喷管两端齐平，内外表面圆滑无棱边，由圆管段（12）和波瓣段（13）组成，波瓣段（13）由若干波峰一（1）、侧壁一（4）、波谷一圆形排列围成。
2.根据权利要求1所述的相连深波谷交变波瓣喷管，其特征在于，所述的常规波瓣喷管同一波峰一（1）两侧的侧壁一（4）之间有个径向向外的小夹角，取值范围8°~12°，使得相对于侧壁一平行的布置，波峰一（1）和波谷一的尺寸更大。
3.根据权利要求1所述的相连深波谷交变波瓣喷管，其特征在于，所述的常规波瓣喷管波谷一的宽度交替变化；以波峰一（1）为起点向内斜切后，波峰一（1）成为波峰二（5），窄波谷（2）成为浅波谷（6），相邻的宽波谷（3）延伸出两两相连的大的V字型扰流片形成相连深波谷（7），侧壁一（4）成为侧壁二（8）。
4.根据权利要求3所述的相连深波谷交变波瓣喷管，其特征在于，浅波谷（6）延伸出所述的锯齿型扰流片（10），从相连深波谷（7）内的浅波谷（6）延伸出的锯齿型扰流片（10）小于从相连深波谷（7）外的浅波谷（6）延伸出的锯齿型扰流片（10），它们之间的轴向长度比值为0.65~0.85。
5.根据权利要求1所述的相连深波谷交变波瓣喷管，其特征在于，所述的爪型扰流片（9）起始边长度为波峰二（5）边缘长度的1/2~2/3，两者中点重合，爪型扰流片（9）起始边中点与收尾尖点所连直线指向喷管轴线，与喷管轴线夹角为0~5°。
6.根据权利要求3所述的相连深波谷交变波瓣喷管，其特征在于，所述的加强筋（11），由宽波谷（3）谷底径向向内，从V字型扰流片和宽波谷（3）连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于V字型扰流片和宽波谷（3）内壁面；由浅波谷（6）谷底径向向内，从锯齿型扰流片（10）和浅波谷（6）连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于锯齿型扰流片（10）和浅波谷（6）内壁面；由波峰二（5）峰顶径向向外，从爪型扰流片（9）和波峰二（5）连接处往前、往后轴向布置长条形加强筋，两头逐渐变尖终止于爪型扰流片（9）和波峰二（5）外壁面；加强筋（11）轴向尺寸为对应扰流片轴向尺寸的0.8~1.2倍，以各扰流片和波峰二、波谷二连接处为中间位置，加强筋高度为加强筋长度的1/8~1/5。
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