CN112267955B - 一种用于组合喷管的悬臂承力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于组合喷管的悬臂承力装置，包括外型均呈锥形，并且相互之间固定连接的中间调节板左承力架、中间调节板右承力架、第一中间调节板传力架、第二中间调节板传力架和第三中间调节板传力架，固定连接后构成承力框架基体；所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架的锥底部均设置双耳座，用于与机匣固定连接，所述第三中间调节板传力架的锥底部设置单耳座，用于与机匣固定连接。本发明采用分块式承传力构件共同组成盒式框架结构，能够通过液压执行机构对喷管流道无级调节，并且承受、传递各极限状态下的气动热力载荷，满足发动机全包线使用需求。

Description

一种用于组合喷管的悬臂承力装置

技术领域

本公开涉及航空发动机喷管承力结构设计技术领域，尤其涉及一种用于组合喷管的悬臂承力装置。

背景技术

涡轮冲压组合发动机是未来可重复使用临近空间高速作战飞机的理想配装动力。其中涡轮与冲压之间的工作模态转换是涡轮冲压组合发动机研制的重难点技术，为保证在全包线内喷管推力系数和总压恢复系数满足要求，未来高空高马赫数涡轮冲压组合发动机必然采用可调中间调节板结构。中间调节板外廓型面呈尖锥形，受空间限制，凸轮调节结构仅能布置在框架前端，中后段呈悬臂结构，且上下表面分别承受来自涡轮、冲压通道的气动热力载荷，导致中间调节板承力结构承受巨大弯矩，强度、刚度设计难度极大。

目前，国内外对涡轮冲压组合发动机竞相研究，但基本处于关键技术攻关阶段以及整机集成验证阶段，因此目前对于涡轮冲压组合发动机并联式组合喷管中间调节板承力框架还没有较成熟的结构设计。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种用于组合喷管的悬臂承力装置，该装置具体为一种用于涡轮冲压组合发动机并联式组合喷管变状态调节的中间调节板悬臂承力框架结构，通过优化传力路径来解决中间调节板强度、刚度不足的问题，满足涡轮冲压组合发动机模态转换功能需求。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于组合喷管的悬臂承力装置，包括中间调节板左承力架、中间调节板右承力架，所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架的内侧分别设置第一中间调节板传力架和第二中间调节板传力架，所述第一中间调节板传力架和第二中间调节板传力架之间设置第三中间调节板传力架，所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架、第一中间调节板传力架、第二中间调节板传力架和第三中间调节板传力架的外型均呈锥形，且相互之间固定连接，构成承力框架基体；所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架的锥底部均设置双耳座，用于与机匣固定连接，所述第三中间调节板传力架的锥底部设置单耳座，用于与机匣固定连接。

进一步地，还包括上承力板、下承力板，所述上承力板、下承力板分别固定在所述承力框架基体的顶部和底部。

进一步地，所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架和第三中间调节板传力架的锥底部均设置凸轮调节机构，所述凸轮调节机构包括开设在所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架和第三中间调节板传力架锥底部的弧形通孔，所述弧形通孔内配设凸轮，所述凸轮通过驱动装置驱动，以调节所述承力框架的倾斜角度。

进一步地，还包括多个中间调节板承力架尾缘，所述中间调节板承力架尾缘分别与所述上承力板、下承力板以及承力框架基体围设成的锥形结构的锥顶部固定连接。

进一步地，相邻两个所述中间调节板承力架尾缘之间固定连接。

进一步地，所述中间调节板承力架尾缘上开设多个通孔，用于固定冲压通道和涡轮通道的隔热层。

进一步地，所述第一中间调节板传力架、第二中间调节板传力架和第三中间调节板传力架为鱼骨型结构，并且第一中间调节板传力架、第二中间调节板传力架和第三中间调节板传力架的鱼骨结构错位排布设置。

进一步地，所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架上均设置多个加强筋。

本发明的一种用于组合喷管的悬臂承力装置，其有益效果在于：

1、本发明涉及的悬臂承力框架结构空间布局合理，将大平面力矩载荷传递至两侧凸轮接触面，减少了液压执行机构负载，改善了各承传力件的应力分布，使整个承力框架能承受极限状态下的气动热力载荷，具有较高的强度储备及良好的刚度，满足组合喷管模态转换调节需求。

2、该结构采用分块式承传力构件共同组成盒式框架结构，其功能为支撑喷管涡轮、冲压双通道流道，承受并传递双流道气动载荷，通过液压执行机构对喷管流道无级调节，实现涡轮流道与冲压流道的转换，从而满足发动机全包线使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明的用于组合喷管的悬臂承力装置结构示意图；

图2为本发明的用于组合喷管的悬臂承力装置另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，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公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开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，在没有背离本公开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。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

参考图1和图2，本公开实施例提供一种用于组合喷管的悬臂承力装置，包括中间调节板左承力架1、中间调节板右承力架2，所述中间调节板左承力架1、中间调节板右承力架2的内侧分别设置第一中间调节板传力架3-1和第二中间调节板传力架3-2，所述第一中间调节板传力架3-1和第二中间调节板传力架3-2之间设置第三中间调节板传力架4，所述中间调节板左承力架1、中间调节板右承力架2、第一中间调节板传力架3-1、第二中间调节板传力架3-2和第三中间调节板传力架4的外型均呈锥形，且相互之间通过螺栓固定连接，形成承力框架基体；所述中间调节板左承力架1、中间调节板右承力架2的锥底部均设置双耳座，用于与机匣固定连接，所述第三中间调节板传力架4的锥底部设置单耳座，用于与机匣固定连接。

为了便于调整承力框架的倾斜角度，在一种优选的实施方式中，所述中间调节板左承力架1、中间调节板右承力架2和第三中间调节板传力架4的锥底部均设置凸轮调节机构，所述凸轮调节机构包括开设在所述中间调节板左承力架1、中间调节板右承力架2和第三中间调节板传力架4锥底部的弧形通槽，所述弧形通槽内配设凸轮8，所述凸轮8通过驱动装置驱动，以调节所述承力框架的倾斜角度。

本发明上述实施方式中，该悬臂承力装置具体为一种用于涡轮冲压组合发动机并联式组合喷管变状态调节的中间调节板悬臂承力框架结构，该结构中，中间调节板右承力架2、中间调节板左承力架1、第一中间调节板传力架3-1、第二中间调节板传力架3-2和第三中间调节板传力架4之间依次通过长螺栓连接，构成框架基体，其中第一中间调节板传力架3-1、第二中间调节板传力架3-2和第三中间调节板传力架4承受核心流气动载荷并向两侧传递，中间调节板右承力架2与中间调节板左承力架1前端采用双耳座，主要承受来自传力架的载荷以及凸轮机构载荷，并将载荷通过耳座传递给机匣。各传力构件采用分块式结构，在保证功能的前提下大大降低了加工成本和难度，各承力构件之间采用长螺栓连接，根据热匹配分析预留了足够的热膨胀间隙，避免热应力集中。

本发明充分考虑了传力路径设计、热匹配设计、工艺设计、减重设计。根据凸轮调节机构的空间布局，确定了整个承力框架采用由后向前、由中间向两侧的传力路径，通过优化传力路径来解决中间调节板强度、刚度不足的问题，满足涡轮冲压组合发动机模态转换功能需求。

进一步优选的，还包括上承力板5、下承力板6，所述上承力板5、下承力板6分别固定在所述承力框架的顶部和底部。上承力板5、下承力板6与承力框架基体采用螺栓连接固定，共同构成盒式框架结构，加强承力框架的刚性。

进一步优选的，还包括多个中间调节板承力架尾缘7，所述中间调节板承力架尾缘7分别与所述上承力板5与下承力板6形成的锥形尾部固定连接。并且，相邻两个所述中间调节板承力架尾缘7固定连接。上述多个中间调节板承力架尾缘7之间通过螺栓连接，再通过两排螺栓与盒式框架结构连接固定，用于增强悬臂框架结构末端强度，缓解高温高压气动载荷下的翘曲和变形。

在另一种优选的实施方式中，所述中间调节板承力架尾缘7上开设多个通孔，用于固定冲压通道和涡轮通道的隔热层，防止隔热层变形。

为了进一步提高该悬臂承力装置的刚度与强度，所述第一中间调节板传力架3-1、第二中间调节板传力架3-2和第三中间调节板传力架4为鱼骨型结构，并且第一中间调节板传力架3-1、第二中间调节板传力架3-2和第三中间调节板传力架4的鱼骨结构错位排布设置。并且，所述中间调节板左承力架1、中间调节板右承力架2上设置多个加强筋。左右承力架两侧内腔采用斜加强筋固定支撑外廓型面，保证承力框架有足够的强度、刚度。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于组合喷管的悬臂承力装置，其特征在于，包括中间调节板左承力架、中间调节板右承力架，所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架的内侧分别设置第一中间调节板传力架和第二中间调节板传力架，所述第一中间调节板传力架和第二中间调节板传力架之间设置第三中间调节板传力架，所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架、第一中间调节板传力架、第二中间调节板传力架和第三中间调节板传力架的外型均呈锥形，且相互之间固定连接，构成承力框架基体；所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架的锥底部均设置双耳座，用于与机匣固定连接，所述第三中间调节板传力架的锥底部设置单耳座，用于与机匣固定连接；

还包括上承力板、下承力板，所述上承力板、下承力板分别固定在所述承力框架基体的顶部和底部；

所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架和第三中间调节板传力架的锥底部均设置凸轮调节机构，所述凸轮调节机构包括开设在所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架和第三中间调节板传力架锥底部的弧形通孔，所述弧形通孔内配设凸轮，所述凸轮通过驱动装置驱动，以调节所述承力框架基体的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的用于组合喷管的悬臂承力装置，其特征在于，还包括多个中间调节板承力架尾缘，所述中间调节板承力架尾缘分别与所述上承力板、下承力板以及承力框架基体围设成的锥形结构的锥顶部固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于组合喷管的悬臂承力装置，其特征在于，相邻两个所述中间调节板承力架尾缘之间固定连接。

4.根据权利要求3所述的用于组合喷管的悬臂承力装置，其特征在于，所述中间调节板承力架尾缘上开设多个通孔，用于固定冲压通道和涡轮通道的隔热层。

5.根据权利要求1或4所述的用于组合喷管的悬臂承力装置，其特征在于，所述第一中间调节板传力架、第二中间调节板传力架和第三中间调节板传力架为鱼骨型结构，并且第一中间调节板传力架、第二中间调节板传力架和第三中间调节板传力架的鱼骨结构错位排布设置。

6.根据权利要求5所述的用于组合喷管的悬臂承力装置，其特征在于，所述中间调节板左承力架、中间调节板右承力架上均设置多个加强筋。

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