CN113685287B - 一种用于发动机二元喷管隔热屏的热补偿浮动结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于发动机二元喷管隔热屏的热补偿浮动结构，包括第一浮动结构，第一浮动结构位于形状规则的隔热屏区域，将隔热屏与其上部的承力架连接。第一浮动结构包括固定在冲击板上表面的第一挂钩、固定在承力架下表面且与第一挂钩相对应的第二挂钩，第一挂钩与第二挂钩均套设在芯棒上，芯棒与承力架之间具有热补偿间隙H2。热补偿浮动结构的设计可满足隔热屏在垂直平面方向以及平行平面方向的热膨胀能够自由释放，也可有效解决边缘不规则区域因常规连接结构较难布置而导致的悬臂变形翘曲，进一步保证了喷管气动、冷却、隐身性能。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机领域，涉及发动机的二元喷管隔热屏技术，具体为一种用于发动机二元喷管隔热屏的热补偿浮动结构。
背景技术
飞机发动机中，二元矢量喷管因具备轴对称矢量喷管的矢量偏转机动性能，以及良好的隐身性能和利于与后机身一体化设计等特点，可以大幅度提高战机突防和生存能力。
二元矢量喷管涉及气动、冷却、密封、运动机构、结构强度等多学科，结构复杂、零组件多，且大部分为零件为运动构件。其中，元矢量喷管的流道直接与燃气接触承受很高的气动载荷和热载荷，隔热屏设置在燃气流道与承力构件之间，避免热载荷对承力构件的热影响。若隔热屏发生热变形、或翘曲变形时，会使承力构件承受较高的热载荷，容承力构件易出现超温甚至烧蚀，严重威胁整机和部件的寿命和使用安全的问题，直接影响喷管运动过程中的冷却效果和整机性能。
目前，隔热屏的可靠性、稳定型与隔热屏-承力架之间的连接结构直接相关，连接结构的设计除了需满足隔热屏在垂直平面方向、平行平面方向热膨胀位移的有效释放外，还需保证隔热屏不规则边缘区域在工作时不会发生翘曲变形。因此，如何将隔热屏与承力架之间连接结构的设计，对隔热屏的热变形、翘曲变形等进行补偿，对二元矢量喷管的性能及寿命有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于设计一种用于发动机二元喷管隔热屏的热补偿浮动结构，热补偿浮动结构能够在隔热屏发生热变形、或翘曲变形时，将隔热屏在垂直平面、平行平面方向的热膨胀位移进行有效释放，同时避免隔热屏不规则边缘区域在工作时出现翘曲变形情况。
实现发明目的的技术方案如下：一种用于发动机二元喷管隔热屏的热补偿浮动结构，包括第一浮动结构，第一浮动结构位于形状规则的隔热屏区域，将隔热屏与其上部的承力架连接。第一浮动结构包括固定在冲击板上表面的第一挂钩、固定在承力架下表面且与第一挂钩相对应的第二挂钩，第一挂钩与第二挂钩均套设在芯棒上，芯棒与承力架之间具有热补偿间隙H2。
进一步的，上述热补偿间隙H2为形状规则的隔热屏区域的热变形位移的1~1.5倍。
进一步的，上述第一挂钩和第二挂钩均有多个，且第一挂钩和第二挂钩沿发动机二元喷管气流方向在芯棒上间隔布置。
更进一步的，上述第一挂钩经锁紧帽和带裙边销钉固定至冲击板上。
在本发明的一个实施例中，上述热补偿浮动结构除了包括第一浮动结构外，还包括第二浮动结构。第二浮动结构位于形状非规则的隔热屏区域，将隔热屏与其上部的承力架连接。第二浮动结构包括Z型支架，Z型支架的上边板固定在承力架下表面，Z型支架的下边板经异型螺母与带裙边销钉设置在冲击板上。异型螺母的上端设有上挡板，上挡板与Z型支架的下边板之间设有径向间隙H1。
进一步的，上述径向间隙H1为形状非规则的隔热屏区域的热变形位移的1.2~2.0倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：热补偿浮动结构的设计可满足隔热屏在垂直平面方向以及平行平面方向的热膨胀能够自由释放，也可有效解决边缘不规则区域因常规连接结构较难布置而导致的悬臂变形翘曲，进一步保证了喷管气动、冷却、隐身性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述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发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。
图1为具体实施方式中热补偿浮动结构的第一浮动结构的示意图；
图2为具体实施方式中热补偿浮动结构的第二浮动结构的示意图；
其中，1.隔热屏；2.承力架；3.冲击板；4.第一挂钩；5.第二挂钩；6.芯棒；7.锁紧帽；8.带裙边销钉；9.Z型支架；91.上边板；92.下边板；10.异型螺母；101.上挡板；H1.径向间隙；H2.热补偿间隙；D1.第一膨胀间隙；D2.第二膨胀间隙。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，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创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本具体实施方式提供了一种用于发动机二元喷管隔热屏的热补偿浮动结构，当二元喷管在高温、高压环境下工作时，热补偿浮动结构能够为隔热屏在垂直平面方向以及平行平面方向的热膨胀位移进行补偿。
在本具体实施方式的一个实施例中，如图1所示，热补偿浮动结构包括第一浮动结构，第一浮动结构位于形状规则的隔热屏区域，将隔热屏1与其上部的承力架2连接。
如图1所示，第一浮动结构包括固定在冲击板3上表面的第一挂钩4、固定在承力架2下表面且与第一挂钩4相对应的第二挂钩5，第一挂钩4与第二挂钩5均套设在芯棒6上，芯棒6与承力架2之间具有热补偿间隙H2。
由于承力架2的位置是固定不变的，在隔热屏1发生热变形位移时，为确保在隔热屏1向上发生翘曲变形时，冲击板3跟随隔热屏1向上移动时不会与承力架2之间发生挤压造成冲击板3被挤压破坏导致冲击板3与隔热屏1之间的冷却通道破坏出现冷气泄露的问题，本具体实施方式择优选择上述热补偿间隙H2为形状规则的隔热屏区域的热变形位移的1~1.5倍。
由于不同结构的二元喷管，其隔热屏1、冲击板3、承力架2的长度也可能不同，因此第一挂钩4和第二挂钩5均有多个，且第一挂钩4和第二挂钩5沿发动机二元喷管气流方向在芯棒6上间隔布置，以确保整个二元喷管处于稳定的状态。
为了确保隔热屏1与冲击板3之间的冷气通道不会发生变化，上述第一挂钩4经锁紧帽7和带裙边销钉8固定至冲击板3上。
在本具体实施方式的另一个实施例中，上述热补偿浮动结构除了包括第一浮动结构外，热补偿浮动结构还包括第二浮动结构，如图2所示，第二浮动结构位于形状非规则的隔热屏区域，将隔热屏1与其上部的承力架2连接。
如图2所示，第二浮动结构包括Z型支架9，Z型支架9的上边板91固定在承力架2下表面，Z型支架9的下边板92经异型螺母10与带裙边销钉8设置在冲击板3上。
其中，异型螺母10的上端设有上挡板101，，上挡板101与Z型支架9的下边板92之间设有径向间隙H1，上挡板101及其径向间隙H1的设置能够在隔热屏1发生热变形位移向上发生翘曲变形时，一方面径向间隙H1能够补偿热变形位移，另一方面上挡板101能避免Z型支架9的下边板92从带裙边销钉8上端脱出。
在隔热屏1发生热变形位移时，为确保在隔热屏1向上发生翘曲变形时，冲击板3跟随隔热屏1向上移动时不会与上挡板101之间发生挤压造成冲击板3被挤压破坏导致冲击板3与隔热屏1之间的冷却通道破坏出现冷气泄露的问题，本具体实施方式择优选择上述径向间隙H1为形状非规则的隔热屏区域的热变形位移的1.2~2.0倍。
在本具体实施方式的另一个实施例中，如图2所示，上述异型螺母10与Z型支架9的安装孔之间设有第一膨胀间隙D1，且带裙边销钉8与冲击板3的安装孔之间设有第二膨胀间隙D2，其能够补偿隔热屏1在高温、高压环境工作的横向位移。具体的，上述第一膨胀间隙D1大于或等于隔热屏1与承力架2之间的热变形差；第二膨胀间隙D2大于或等于隔热屏1与冲击板3之间的热变形差。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种用于发动机二元喷管隔热屏的热补偿浮动结构，其特征在于：包括第一浮动结构，所述第一浮动结构位于形状规则的隔热屏区域，将隔热屏与其上部的承力架连接；
所述第一浮动结构包括固定在冲击板上表面的第一挂钩、固定在承力架下表面且与所述第一挂钩相对应的第二挂钩，所述第一挂钩与所述第二挂钩均套设在芯棒上，所述芯棒与所述承力架之间具有热补偿间隙（H2）；
热补偿浮动结构还包括第二浮动结构，所述第二浮动结构位于形状非规则的隔热屏区域，将隔热屏与其上部的承力架连接；
所述第二浮动结构包括Z型支架，所述Z型支架的上边板固定在承力架下表面，所述Z型支架的下边板经异型螺母与带裙边销钉设置在冲击板上；
所述异型螺母的上端设有上挡板，所述上挡板与所述Z型支架的下边板之间设有径向间隙（H1）；
所述异型螺母与所述Z型支架的安装孔之间设有第一膨胀间隙（D1），且所述带裙边销钉与所述冲击板的安装孔之间设有第二膨胀间隙（D2）。
2.根据权利要求1所述的热补偿浮动结构，其特征在于：热补偿间隙（H2）为形状规则的隔热屏区域的热变形位移的1~1.5倍。
3.根据权利要求1所述的热补偿浮动结构，其特征在于：所述第一挂钩和所述第二挂钩均有多个，且所述第一挂钩和所述第二挂钩沿发动机二元喷管气流方向在所述芯棒上间隔布置。
4.根据权利要求3所述的热补偿浮动结构，其特征在于：所述第一挂钩经锁紧帽和带裙边销钉固定至所述冲击板上。
5.根据权利要求1所述的热补偿浮动结构，其特征在于：所述径向间隙（H1）为形状非规则的隔热屏区域的热变形位移的1.2~2.0倍。
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