CN112211726A - 一种基于涡喷发动机的持续引气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于涡喷发动机的持续引气系统，所述引气系统至少包括集气环，所述集气环套接于涡喷发动机的稳压段外侧，且所述稳压段与所述集气环之间的侧壁上均匀的设有若干引气窗口；所述集气环上设置有用于将压缩气体引出的两个引气单元，所述引气单元包括设置于所述集气环侧壁上的引气管以及设置于引气管内的引气质量流量测量设备和引气质量流量控制设备。本发明通过对发动机稳压段进行改造，增加集气环、温度和压力传感器、质量流量测量及控制设备、发动机排气温度检测设备，在保证发动机安全工作状态的前提下，持续提供了可控压缩气体。本引气系统体积小、成本低，不需要额外的动力装置，便于在飞机内部进行集成。

Description

一种基于涡喷发动机的持续引气系统

技术领域

本发明属于环量控制领域，涉及一种持续提供压缩气体的引气系统，尤其是一种基于涡喷发动机的持续引气系统。

背景技术

在新型飞机设计中，短距起降性能、高机动性和隐身性日益受到重视。为了提高飞机起降性能和机动控制，需要更高的升力、控制力和力矩，传统的襟翼/缝翼和控制面等机械式活动翼面因而得到普遍的应用。这些活动面的大量使用也带来了一系列问题，如噪音和维护成本的提高、复杂繁重的机械操纵系统带来的设计难度和重量的增加以及隐身性能的降低等，为进一步提高新型飞机性能，对能够替代机械式活动翼面的方案需求日益迫切。

环量控制技术取消了活动翼面，能大大增加升力并代替机械舵面产生操纵力矩，同时飞机外形并未改变，能够提高其隐身性。

环量控制技术的应用需要压缩气源从而产生高速射流，现有研究过程中气源主要采用两种方式，高压气罐和发动机改造。

应用最广泛的为高压气罐，但在飞机上安装高压气罐同样会增加飞机本身重量并占用机内空间；对发动机改造作为压缩气源的方式也被部分采用，但目前对发动机的改造主要针对压气机段，此时往往需要对发动机进行重新设计，技术难度大、周期长、费用高，需要的参与人员众多。

因此，有必要提出新的压缩气源方案，使其能够为环量控制单元持续提供压缩气体。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种基于涡喷发动机的持续引气系统，通过本引气系统能够克服现有机械式活动翼面的相应技术问题，并带来一系列性能提升。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种基于涡喷发动机的持续引气系统，所述引气系统至少包括集气环，所述集气环套接于涡喷发动机的稳压段外侧，且所述稳压段与所述集气环之间的侧壁上均匀的设有若干引气窗口；所述集气环上设置有用于将压缩气体引出的两个引气单元，所述引气单元包括设置于所述集气环侧壁上的引气管以及设置于引气管内的引气质量流量测量设备和引气质量流量控制设备。

根据一个优选的实施方式，所述集气环为轴对称环形集气腔体，且所述集气环靠近于所述稳压段侧的侧壁轴向上均布有若干集气口。

根据一个优选的实施方式，所述引气单元对称设置于所述集气环之上。

根据一个优选的实施方式，所述集气环之上还集中布置有用于监控集气环内的总压、总温参数的总压传感器和总温传感器。

根据一个优选的实施方式，所述总压传感器和总温传感器与两个引气单元等间距设置。

根据一个优选的实施方式，所述引气质量流量控制设备为气动针型调节阀，位于所述引气管与集气环间的引气接口的下游；通过调节气动针型调节阀的堵针位置控制阀门喉道面积，完成压缩气体质量流量的调节。

根据一个优选的实施方式，所述引气质量流量测量设备为高温文丘里流量计，位于所述引气质量流量控制设备下游。

根据一个优选的实施方式，所述引起系统还包括设置于所述涡喷发动机尾喷口的排气温度测量单元。

根据一个优选的实施方式，所述排气温度测量单元至少包括热电偶探头，所述热电偶探头沿涡喷发动机的尾喷口周向均匀布置于喷管出口平面内，且所述热电偶探头的温度测量端伸入喷口内设置。

根据一个优选的实施方式，涡喷发动机的喷管与热电偶探头之间还依次设有基材、垫片和安装环，所述热电偶探头经固定盖固结于所述安装环之上。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：本发明提供的基于涡喷发动机的持续引气系统，通过对发动机稳压段进行改造，增加集气环、温度和压力传感器、质量流量测量及控制设备、发动机排气温度检测设备，在保证发动机安全工作状态的前提下，持续提供了可控压缩气体。本引气系统体积小、成本低，不需要额外的动力装置，便于在飞机内部进行集成。

附图说明

图1是本发明中涡喷发动机的引气窗口结构示意图；

图2是本发明持续引气系统的总装结构示意图；

图3是本发明持续引气系统的排气温度测量单元的结构示意图；

其中，1-压气机段，2-稳压段，3-引气窗口，4-燃烧室段，5-集气环，6-引气单元，61-引气管，7-总压传感器，8-总温传感器，9-排气温度测量单元，10-基材，11-垫片，12-安装环，13-固定盖，14-热电偶探头。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。

参考图1所示，本发明公开了一种基于涡喷发动机的持续引气系统，所述引气系统至少包括集气环5和设置于所述涡喷发动机尾喷口的排气温度测量单元9。

通过集气环5完成了发动机压气机后的压缩气体的收集。尾喷口的排气温度测量单元9用于实时监测发动机排气温度以确保发动机处于正常工作状态。

优选地，所述涡喷发动机至少包括压气机段1、稳压段2和燃烧室段4。所述稳压段2位于所述压气机段1和燃烧室段4之间。

优选地，所述集气环5套接于涡喷发动机的稳压段2外侧，且所述稳压段2与所述集气环5之间的侧壁上均匀的设有若干引气窗口3。稳压段2处沿周向均匀布置矩形窗口3，使得气流经导流后从气室进入集气环5中，稳压段中气流压力大，速度低，能够将引气导致发动机出现故障的可能性最小化。

进一步地，所述集气环5为轴对称环形集气腔体。且所述集气环5靠近于所述稳压段2侧的侧壁轴向上均布有若干集气口，用于完成高压气体的进气。

优选地，所述集气环5上设置有用于将压缩气体引出的两个引气单元6。通过所述引气单元6将集气环5中的高压气体引出。

进一步地，所述引气单元6对称设置于所述集气环5之上。通过将两个引气单元6对称布置于集气环5两侧，由两个引气接口用于将压缩气体引出，降低了引气对压缩气体在稳压段2内周向均匀分布的影响和发动机内压力波动。保证了集气环5对称同步引气，且在两个引气接口的引气质量流量相同情况下，降低了非对称引气对稳压段2内压缩气体周向均匀分布的影响和发动机内压力波动。

优选地，所述引气单元6包括设置于所述集气环5侧壁上的引气管61以及设置于引气管61内的引气质量流量测量设备和引气质量流量控制设备。引气质量流量测量设备用于测量发动机引气质量流量，引气质量流量控制设备用于调节阀门开度控制引气量。

优选地，所述引气质量流量控制设备为气动针型调节阀。引气质量流量控制设备位于所述引气管61与集气环5间的引气接口的下游。通过调节气动针型调节阀的堵针位置控制阀门喉道面积，完成压缩气体质量流量的调节。

优选地，所述引气质量流量测量设备为高温文丘里流量计。引气质量流量测量设备位于所述引气质量流量控制设备下游。用于实时监测引气质量流量，确保引气质量流量在发动机可用引气质量流量边界内。

优选地，所述集气环5之上还集中布置有用于监控集气环5内的总压、总温参数的总压传感器7和总温传感器8。

进一步地，所述总压传感器7和总温传感器8与两个引气单元6等间距设置。

优选地，所述排气温度测量单元9至少包括热电偶探头14。所述热电偶探头14沿涡喷发动机的尾喷口周向均匀布置于喷管出口平面内，且所述热电偶探头14的温度测量端伸入喷口内设置。

优选地，涡喷发动机的喷管与热电偶探头14之间还依次设有基材10、垫片11和安装环12，所述热电偶探头14经固定盖13固结于所述安装环12之上。

具体地，热电偶探头14深入喷口气流中测量尾焰温度。热电偶与原尾喷管之间设置的基材用于隔绝热传导，设置的复合材料垫片用于隔绝振动。当尾焰温度出现异常波动时，表明引气导致涡喷发动机工作状态不稳定，此时通过引气质量流量控制设备适当降低或增加阀门喉道面积，从而保证持续引气过程中发动机正常工作。

本发明引气系统的工作原理是对现有涡喷发动机进行改造，通过集气环5将稳压段3的高压气流引出，用于为环量控制单元提供气源。同时设置引气质量流量测量设备和控制设备用于监控并调节引气流量。集气环5上设置压力和温度传感设备监控稳压段2内气流参数；尾喷口处设置排气温度测量设备用于判断发动机是否处于正常工作状态。

本发明提供的基于涡喷发动机的持续引气系统，通过对发动机稳压段进行改造，增加集气环、温度和压力传感器、质量流量测量及控制设备、发动机排气温度检测设备，在保证发动机安全工作状态的前提下，持续提供了可控压缩气体。本引气系统体积小、成本低，不需要额外的动力装置，便于在飞机内部进行集成。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述引气系统至少包括集气环(5)，

所述集气环(5)套接于涡喷发动机的稳压段(2)外侧，且所述稳压段(2)与所述集气环(5)之间的侧壁上均匀的设有若干引气窗口(3)；

所述集气环(5)上设置有用于将压缩气体引出的两个引气单元(6)，所述引气单元(6)包括设置于所述集气环(5)侧壁上的引气管(61)以及设置于引气管(61)内的引气质量流量测量设备和引气质量流量控制设备。

2.如权利要求1所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述集气环(5)为轴对称环形集气腔体，且所述集气环(5)靠近于所述稳压段(2)侧的侧壁轴向上均布有若干集气口。

3.如权利要求2所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述引气单元(6)对称设置于所述集气环(5)之上。

4.如权利要求3所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述集气环(5)之上还集中布置有用于监控集气环内的总压、总温参数的总压传感器(7)和总温传感器(8)。

5.如权利要求4所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述总压传感器(7)和总温传感器(8)与两个引气单元(6)等间距设置。

6.如权利要求1所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述引气质量流量控制设备为气动针型调节阀，位于所述引气管(61)与集气环(5)间的引气接口的下游；

通过调节气动针型调节阀的堵针位置控制阀门喉道面积，完成压缩气体质量流量的调节。

7.如权利要求6所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述引气质量流量测量设备为高温文丘里流量计，位于所述引气质量流量控制设备下游。

8.如权利要求1所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述引气系统还包括设置于所述涡喷发动机尾喷口的排气温度测量单元(9)。

9.如权利要求8所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，所述排气温度测量单元(9)至少包括热电偶探头(14)，

所述热电偶探头(14)沿涡喷发动机的尾喷口周向均匀布置于喷管出口平面内，且所述热电偶探头(14)的温度测量端伸入喷口内设置。

10.如权利要求9所述的基于涡喷发动机的持续引气系统，其特征在于，涡喷发动机的喷管与热电偶探头(14)之间还依次设有基材(10)、垫片(11)和安装环(12)，

所述热电偶探头(14)经固定盖(13)固结于所述安装环(12)之上。

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