CN113833582B - 涡轮发动机、涡轮发动机尾喷管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管，能够在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。本发明的另一目的在于提供一种涡轮发动机，其包括前述的涡轮发动机尾喷管。本发明的又一目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管的制造方法，用于制造如前的涡轮发动机尾喷管。为实现前述一个目的的涡轮发动机尾喷管具有出气端，尾喷管在出气端具有至少两层管壁；每一层管壁在周向上由至少两个瓣体拼接而成，位于最内侧的管壁的瓣体之间由形变单元连接，形变单元由形状记忆合金制成。其中，形状记忆合金形变时，瓣体沿管壁的周向由形变单元撑开或拉拢，以改变出气端的管径。

Description

涡轮发动机、涡轮发动机尾喷管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种涡轮发动机、涡轮发动机尾喷管及其制造方法。

背景技术

大涵道比涡扇发动机通常采用不可调节的收敛形尾喷管又称为固定喷口的亚声速喷管，其结构简单、重量轻，CFM56，PW4000，RB211，GE90等几乎所有的民用涡扇发动机都采用这种尾喷管。虽然当喷管的可用落压比大于临界落压比(1.85)时，燃气在收敛形尾喷管内不能完全膨胀，但是在飞行速度不大(Ma≤1.5)的情况下，燃气由于不完全膨胀而损失的能量较小，所以采用这种简单的收敛形尾喷管是合适的。收敛形尾喷管由中介管和喷口两部分组成。中介管又称排气管，位于涡轮与喷口之间。它由外壳、整流锥和整流支板三部分组成。外壳与整流锥形成的气流通道是逐渐扩张的，可使气流速度降低，减少流动损失。外壳与整流锥的连接可借助整流支板或者承力支杆，在结构设计时应保证这些零构件热膨胀的自由。整流支板一般做成对称叶型，如果从涡轮排出的气流扭速度较大，则应做成有相应迎角的非对称叶型(其弦长靠整流锥处较长，靠外壳处较短，这是因为气流扭速在叶根处较大)，以保证燃气轴向排出，减少推力损失。喷口是收敛形的薄壁锥筒，前缘与中介管相联接，应能拆卸。

民用涡扇发动机采用不可调节的收敛形尾喷管的原因是其结构简单、重量轻，但除了存在燃气由于不完全膨胀而导致能量损失以外，随着对航空发动机环境指标要求的提高，使得发动机在不同工作状态点由于喷流速度不同导致的噪声问题也日益突出，因此需要一种可调节尾喷管，以使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。

现有的可调收敛形喷管的类型主要有:多鱼鳞片式、双鱼鳞片式、移动尾锥体式和气动调节式。早期的发动机曾采用移动尾锥体的可调节收剑形尾喷管。它是靠机械传动特型面的尾锥体沿发动机轴线移动，从而改变喷口面积，这种尾喷管构造复杂、重量大，机械传动构件处在高温下工作不可靠，故已不采用。气动调节的收敛形尾喷管从压气机抽气引至喷口截面，调节这股气流的压力、流量，从而改变燃气流实际的流通面积，相当于调节了喷口大小。这种尾喷管构造简单、重量轻，可以无级调节，但由于抽取压气机的气体掺合进燃气，将造成较大的推力损失，且不易控制，因此也未得到广泛采用。多鱼鳞片式机械调节的收敛形尾喷管，可以是双位、多位，或无级调节的，但其结构复杂。

因此亟需提供一种可调节尾喷管，在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管，能够在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。

本发明的另一目的在于提供一种涡轮发动机，其包括前述的涡轮发动机尾喷管。

本发明的又一目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管的制造方法，用于制造如前所述的涡轮发动机尾喷管。

为实现前述一个目的的涡轮发动机尾喷管，具有出气端，所述尾喷管在所述出气端具有至少两层管壁；每一层所述管壁在周向上由至少两个瓣体拼接而成，位于最内侧的所述管壁的所述瓣体之间由形变单元连接；

所述形变单元由形状记忆合金制成，所述形状记忆合金具有至少一个相变温度，所述相变温度为所述形状记忆合金发生形变的临界温度值，所述涡轮发动机尾喷管的所述出气端在发动机的多个工况下具有多个工况温度，所述相变温度对应于所述多个工况温度中的至少一个；

其中，所述形状记忆合金形变时，所述瓣体沿所述管壁的周向由所述形变单元撑开或拉拢，以改变所述出气端的管径。

在一个或多个实施方式中，所述形变单元具有至少两个形变段，每个所述形变段具有不同的所述相变温度。

在一个或多个实施方式中，所述管壁为两层，包括外环壁以及内环壁，所述形变单元连接于所述内环壁的所述瓣体之间；

其中，所述外环壁与所述内环壁的所述瓣体沿径向交错分布。

在一个或多个实施方式中，所述形状记忆合金为单向形状记忆合金。

在一个或多个实施方式中，所述形状记忆合金为镍钛合金。

为实现前述另一目的的涡轮发动机，其特征在于，包括如前所述的涡轮发动机尾喷管。

为实现前述又一目的的涡轮发动机尾喷管的制造方法，包括：

提供尾喷管管体，所述尾喷管在出气端具有至少两层管壁；

在所述出气端沿所述管体的长度方向切割，将每一层所述管壁在周向上分成至少两个瓣体，并使任意相邻两层所述管壁的瓣体沿径向交错分布；

在位于最内侧的所述管壁的所述瓣体之间设置由形状记忆合金制成的形变单元。

在一个或多个实施方式中，

所述形变单元由增材制造制成。

在一个或多个实施方式中，所述形变单元具有至少两个形变段，每个所述形变段具有不同的相变温度；

其中，每个所述形变段分别采用不同的成形参数制造。

在一个或多个实施方式中，

调节所述成形参数中的激光功率、扫描速率以及扫描间距中的一个或多个参数，以使每个所述形变段具有不同的所述相变温度。

本发明的增益效果包括如下一个或多个方面：

1)本涡轮发动机尾喷管中，通过设置形变单元来调节喷口管径，能够在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在具有良好的性能；

2)本涡轮发动机尾喷管中的形变单元可以包含两个或多个形变段，以使得对应发动机不同工作状态下具有不同的喷口管径，使得发动机在多个工作状态下都能够取得良好的性能；

3)通过本涡轮发动机尾喷管的制造方法能够实现对形变单元中具有不同相变温度的两个或多个形变段的制造。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1示出了本涡轮发动机尾喷管一个实施方式下的正面剖视示意图；

图2为涡轮发动机尾喷管一个实施方式下一个状态的侧面剖视示意图；

图3为涡轮发动机尾喷管一个实施方式另一状态的侧面剖视示意图；

图4为涡轮发动机尾喷管一个实施方式又一状态的侧面剖视示意图；

图5示出了形变单元一个实施方式下的示意图；

图6至图7示出了形变单元一个实施方式中不同形变状态下的示意图；

图8示出了形变单元另一实施方式下的示意图；

图9至图11示出了形变单元另一实施方式中不同形变状态下的示意图；

图12示出了成型用激光能量密度与成型件相变温度之间的关系变化。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

为使得发动机在各种工作状态都获得良好的性能，本方面的一方面提供了一种涡轮发动机尾喷管。如图1示出了本涡轮发动机尾喷管一个实施方式下的正面剖视示意图，图2为涡轮发动机尾喷管一个实施方式下一个状态的侧面剖视示意图，图3为涡轮发动机尾喷管一个实施方式另一状态的侧面剖视示意图，图4为涡轮发动机尾喷管一个实施方式又一状态的侧面剖视示意图。

其中涡轮发动机尾喷管1具有出气端1a，具体而言，出气端1a为涡轮发动机尾喷管1气体排出的一端，其可以指自涡轮发动机尾喷管1端面10向内侧延伸的一段。

涡轮发动机尾喷管1在出气端1a具有至少两层管壁11，其中，管壁11的层数可以是如图中所示、数量为两层，可以理解的是，外环壁11a以及内环壁11b，管壁11的层数也可以是其他合适的个数，以下一个或多个实施例中仅以管壁11的层数为一个进行阐述。

每一层管壁11在周向a上由至少两个瓣体拼接而成，周向a为每一层管壁所在柱体的圆周方向，在如图2至图4所示的实施方式中，外环壁11a以及内环壁11b由多个瓣体12拼接而成，可以理解的是，瓣体12的数量也可以是两个或其他合适的个数，以下一个或多个实施例中仅以瓣体12的个数为多个进行阐述。具体而言，外环壁11a由多个瓣体12a拼接而成，多个瓣体12a对接后为环状，以形成尾喷管1的外环。内环壁11b由多个瓣体12b拼接而成，多个瓣体12b对接后为与外环壁11a共形的环状，以形成尾喷管1的内环。

其中，位于最内侧的管壁的瓣体之间由形变单元连接，即在如图2至图4所示的实施方式中，内环壁11b的多个瓣体12b之间由形变单元13连接。在一些实施方式中，瓣体与形变单元之间的连接方式可以包括但不限于粘接、焊接或紧固件连接。

其中，形变单元13由形状记忆合金制成。

形状记忆合金(shape memory alloys，SMA)是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应(shape memory effect，SME)的由两种以上金属元素所构成的材料。

其中，形状记忆合金具有至少一个相变温度，相变温度为该形状记忆合金发生形变的临界温度值。具体而言，临界温度值是指当温度自相变温度以下变化至相变温度以上，或温度自相变温度以上变化至相变温度以下时，形状记忆合金会发生形变。

涡轮发动机尾喷管1的出气端1a所述涡轮发动机尾喷管的所述出气端在发动机的多个工况下具有多个工况温度，这里所指代的工况温度是由于发动机在不同的工作状态下，尾喷管1内侧的气流具有不同温度，从而导致尾喷管1出气端1a所处环境也具有不同工况温度。在一个或多个实施方式中，前述的发动机的多个工况是包括滑行、起飞、爬升、巡航、降落中的一者或多者。

其中，形状记忆合金的相变温度是对应于多个工况温度中的至少一个，即对应工况温度所处区间的温度最高值或最低值，以使得当涡轮发动机尾喷管1的出气端1a处于不同的工作状态下时，形状记忆合金会根据不同的工作状态下的不同温度变化而发生形变。如在一个示例性的实施方式中，发动机自第一工况切换至第二工况，此时涡轮发动机尾喷管1出气端1a具有对应第一工况的第一工况温度以及对应第二工况的第二工况温度，形状记忆合金的相变温度为第二工况温度区间的最低值，因而当此时涡轮发动机尾喷管1出气端1a的工况温度自第一工况温度升高至第二工况温度时，形状记忆合金将会发生形变。

其中，当形状记忆合金形变时，瓣体12沿管壁的周向a由形变单元13撑开或拉拢，从而改变出气端1a的管径。具体而言，在如图1至图4所示的实施方式中，当形变单元13形变、沿周向a增长时，位于内侧的瓣体12b将会因形变单元13的形变而被撑开，由于位于外侧的瓣体12a与位于内侧的瓣体12b相紧贴，使得瓣体12a也被瓣体12b撑开，以使出气端1a的管径扩大。当形变单元13形变、沿周向a缩短时，位于内侧的瓣体12b将会因形变单元13的形变而被拉拢收紧，瓣体12a具有朝瓣体12b靠近的趋势，使得瓣体12a朝超瓣体12b靠紧，进而使得出气端1a的管径减小。

通过本涡轮发动机尾喷管，能够实现在不增加尾喷管结构复杂度和重量的基础上，实现尾喷管出气端1a管径根据发动机的不同工作状态具有不同的出口端管径，以使发动机在各种工作状态都获得良好的性能，如满足不同工况下的气动性能、以及减少噪音性能等。

虽然本涡轮发动机尾喷管的一个实施例如上所述，但是在本涡轮发动机尾喷管的其他实施例中，涡轮发动机尾喷管相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和些变化中的至少一部分进行说明。

如图5示出了形变单元一个实施方式下的示意图，在图5所示的实施方式中形变单元13具有两个形变段131、132，其中形变段131以及132具有不同的相变温度，通过将形变单元13设置为具有两个形变段的结构形式，使得形变单元对应不同的工况温度可以有两个形变状态，以满足尾喷管在发动机不同工作状态下对于管径的要求。

具体而言，以图5所示为例的一个示例性实施方式中，形变单元13中的形变段131可以具有第二相变温度，变形段132具有第三相变温度，第三相变温度高于第二相变温度。当温度自第二相变温度以下变化至第二相变温度以上时，形变单元13中的形变段131发生形变增长，以自图5中所示的状态增长至图6中所示的状态，对应地，可以将尾喷管自图2中所示的状态撑开至图3所示的状态，同样地，当温度自第二相变温度以上变化至第二相变温度以下时，形变单元13中的形变段131发生形变缩短，以自图6中所示的状态缩短至图5中所示的状态。当温度自第二相变温度以上、第三相变温度以下变化至第三相变温度以上时，形变单元13中的形变段131长度不变、变形段132发生形变增长，以自图6中所示的状态增长至图7中所示的状态，对应地，可以将尾喷管自图3中所示的状态撑开至图4所示的状态；当温度自第三相变温度以上变化至第二相变温度以上、第三相变温度以下时，形变单元13中的形变段131长度不变、变形段132发生形变缩短，以自图7中所示的状态缩短至图6中所示的状态。通过将第二相变温度、第三相变温度对应不同的工况温度设置，以实现形变单元对应不同的工况温度具有不同的形变。

如图8示出了形变单元另一实施方式下的示意图，在图8所示的实施方式中形变单元13'具有三个形变段131'、132'以及133'，其中形变段131'、132'以及133'分别具有不同的相变温度，通过将形变单元13设置为具有三个形变段的结构形式，使得形变单元对应不同的工况温度可以有三个形变状态，以满足尾喷管在发动机不同工作状态下对于管径的要求。

具体而言，以图8所示为例的一个示例性实施方式中，形变单元13'中的形变段131'可以具有第四相变温度，变形段132'具有第五相变温度，变形段133'具有第六相变温度，第四相变温度低于第五相变温度，第五相变温度低于第六相变温度。当温度自第四相变温度以下变化至第四相变温度以上时，形变单元13'中的形变段131'发生形变增长，以自图8中所示的状态增长至图9中所示的状态，同样地，当温度自第四相变温度以上变化至第四相变温度以下时，形变单元13'中的形变段131'发生形变缩短，以自图9中所示的状态缩短至图8中所示的状态。当温度自第四相变温度以上、第五相变温度以下变化至第五相变温度以上时，形变单元13'中的形变段131'长度不变、变形段132'发生形变增长，以自图9中所示的状态增长至图10中所示的状态；同样地，当温度自第五相变温度以上变化至第四相变温度以上、第五相变温度以下时，形变单元13'中的形变段131'长度不变、变形段132'发生形变缩短，以自图10中所示的状态缩短至图9中所示的状态。当温度自第五相变温度以上、第六相变温度以下变化至第六相变温度以上时，形变单元13'中的形变段131'、132'长度不变、变形段133'发生形变增长，以自图10中所示的状态增长至图11中所示的状态；同样地，当温度自第六相变温度以上变化至第五相变温度以上、第六相变温度以下时，形变单元13'中的形变段131'、132'长度不变、变形段133'发生形变缩短，以自图11中所示的状态缩短至图10中所示的状态。通过将第四相变温度、第五相变温度以及第六相变温度对应不同的工况温度设置，以实现形变单元对应不同的工况温度具有不同的形变。通过发动机多状态点(多温度)形状记忆合金片多变形量设计，实现航空发动机在全飞行包线内，气动效率和噪音水平最优。可以理解的是，在如上一个或多个示例性实施例中的形变段131'、132'以及133'与相变温度之间的对应关系可以发生合适的组合或变化，如形变段132'可以具有第六相变温度。

其中，前述一个或多个实施方式中所述的“长度”，是至形变单元13沿尾喷管的周向a方向上的长度。

如前述一个或多个实施方式中的形变单元还可以存在许多合适的变形或变化，如形变单元中形变段的数量可以是与前述实施例中不同的其他数量，形变单元的结构可以是如图5至图10所示的瓦片状，也可以是其他合适的形状。

在形变单元的一个实施方式中，形变单元13是沿尾喷管的周向a弯曲的弧形状。在形变单元的一个实施方式中，形变单元13可以是如图1所示、沿尾喷管的轴向具有一定的宽度，以保证形变单元13与瓣体12之间的连接强度。上述合适的宽度可以具体地根据对尾喷管瓣体在不同温度下的形变测量结果或仿真结果来确定。如在一个实施方式中，通过试错的方式来确定具体的数值。

请继续参见图2至图4，在涡轮发动机尾喷管的一个实施方式中，外环壁11a与内环壁11b的瓣体11a、11b沿径向交错分布，可以理解的是，这里所指的径向是指尾喷管的半径方向，交错分布是指，在同一周向位置的瓣体11a、11b在径向方向上错开。如此设置，当内环壁11b、外环壁11b如图3、图4中所示被形变单元13撑开时，瓣体11a之间的间隙100会被瓣体11b遮盖，瓣体11b之间的间隙100则由瓣体11a遮盖。

在涡轮发动机尾喷管的一个实施方式中，形状记忆合金为单向形状记忆合金，即形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应，具有单程记忆效应的记忆合金为单向形状记忆合金。在此实施方式中，相变温度所对应的为工况温度区间的最低值。在另一实施方式中，形状记忆合金可以是双向记忆合金，加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应，具有全程记忆效应的记忆合金为双向形状记忆合金，在此实施方式中，瓣体在冷态是处于被撑开的状态，从而当加热时，管径增大，冷却时管径减小。在一个实施方式中，涡轮发动机尾喷管中还可以包括形状记忆合金致动器，用于控制施加于形状记忆合金上的温度。

在涡轮发动机尾喷管的一个实施方式中，形状记忆合金为镍钛合金，在一些其他实施方式中，形变单元13也可以是由其他合适的形状记忆合金制成，如铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金等。

如前述一个或多个实施方式中的涡轮发动机尾喷管可以应用于涡轮发动机中。

本发明的另一方面提供了一种涡轮发动机尾喷管的制造方法，其包括：

提供尾喷管管体，该尾喷管在出气端具有至少两层管壁。可以理解的是，所提供的尾喷管结构可以是整体呈至少两层管壁结构，也可以是在一端呈一层管壁结构，而在另一端出气端呈至少两层管壁结构。其中，尾喷管管体的成形工艺包括但不限于塑性工艺、3D打印等。其中，塑性工艺包括但不限于敲打、弯折、挤压、拉伸、扭转等机械塑形手段。

随后，在出气端沿管体的长度方向切割，将每一层管壁在周向上分成至少两个瓣体，并使得任意相邻两层的管壁中的瓣体沿径向交错分布。其中，切割的方式包括但不限于手工切割、激光切割等。切割的深度可以是自出气端端面向内侧延伸一段，且未延伸至尾喷管的另一端的位置。

最后，在位于最内侧管壁的瓣体之间设置由形状记忆合金制成的形变单元，形变单元与瓣体之间可以通过合适的方式连接，包括但不限于焊接连接、粘接或紧固件连接。

进一步地，在涡轮发动机尾喷管的制造方法中，形变单元13是由增材制造制成，上述增材制造工艺是一种以金属粉末为原料，通过激光熔化及快速凝固来逐层沉积生长的制造技术。增材制造工艺包括但不限于3D打印加工工艺，可以由零件的CAD模型一步完成预定构型的结构件。可以理解的是，形变单元13是由金属粉末通过包括但不限于选择性激光熔化成形工艺、激光熔化沉积成形工艺制成。在一实施例中，可以直接在该形状记忆合金件的特征温度下制造出具有预定形状的形状记忆合金件，或者在另一实例中也可以先制造出该形状记忆合金件，然后在其特征温度下将其塑形为预定形状。

进一步地，形变单元13具有至少两个形变段，每个形变段具有不同的相变温度，针对每个形变段分别采用不同的成形参数制造。通过改变对形变段进行增材制造时的成形参数，以使得每个形变段分别具有不同的相变温度。在一个实施方式中，通过数值仿真方法计算得到对应每个预定相变温度的成形参数。

进一步地，通过调节成形参数中的激光功率、扫描速率以及扫描间距中的一个或多个参数，以使每个形变段具有不同的所述相变温度。从而使每种形状记忆合金对应的相变温度恰好等于压气机叶片在一种工况下的工作温度。

为进一步阐释成形参数与形变单元中每个形变段的相变温度的关联，如下实施例具体阐释了以镍钛合金制成的形变单元的相变温度与成形参数之间的关联。

实施例一：

形状记忆合金选用材料：镍钛合金；成形工艺：激光选区熔化工艺，铺粉层厚为30μm。如下表1示出了不同激光选区熔化工艺参数所成形的镍钛合金成形件的零件致密度：

试样	激光功率(W)	扫描速率(mm/s)	扫描间距(μm)	能量密度(J/mm3)	致密度(％)
						P1	60	600	80	41	98.43
P2	80	600	80	55	98.99
						P3	100	600	80	69	98.69
P4	120	600	80	83	97.69
						P5	140	600	80	97	97.31
P6	160	600	80	111	96.93
						P7	180	600	80	125	97.48
P8	200	600	80	139	97.39
						V1	120	400	80	125	94.68
V2	120	500	80	100	95.89
						V3	120	700	80	71	99.03
V4	120	800	80	62	97.4
						V5	120	900	80	55	99.75
V6	120	1000	80	50	99.8
						V7	120	1200	80	41	99.9
H1	120	800	40	125	98.9
						H2	120	800	50	100	99.08
H3	120	800	60	83	99.56
						H4	120	800	70	71	99.5
H5	120	800	90	55	99.71
						H6	120	800	100	50	99.61
H7	120	800	110	45	99.7

表1

其中，表1中能量密度由公式：能量密度＝激光功率/(扫描速度*扫描间距*粉末层厚)得到；致密度是通过对比NiTi合金试样块在空气和在酒精中的质量，利用阿基米德原理计算得到。其中NiTi合金的理论密度选取6.45g/cm³。

由上述表1中的数据可知，对于试样P1至P8，成形用的扫描速率以及扫描间距不变，随着成形用激光功率增大，镍钛合金成形件的零件致密度大致成逐渐降低的变化趋势。

对于试样V1至V7，成形用的激光功率以及扫描间距不变，随着成形用扫描速率增大，镍钛合金成形件的零件致密度大致成逐渐增大的变化趋势。

对于试样H1至H7，成形用的扫描速率以及激光功率不变，随着成形用扫描间距增大，镍钛合金成形件的零件致密度大致成逐渐增大的变化趋势。

如图12示出了根据前述表格内试样数据所得到的成形用的激光能量密度与所成形的零件相变温度之间的关系变化。

其中，对于变激光功率导致激光能量密度变化、变扫描速率导致激光能量密度变化以及变扫描间距导致激光能量密度变化的试样，相变温度整体随成形用的激光能量密度的增大而增大。

通过调节激光功率、扫描速率以及扫描间距中的一个或多个，能够获得不同激光能量密度，而采用不同的激光能量密度成形形变单元中每个形变段，能够使得每个形变段都具有不同的相变温度。其中，可以是通过多次试错的方式来确定对应每个目标相变温度所采用的激光能量密度。

如在一个示例性实施例中，可以对形变单元中每个形变段采用不同的激光功率成形，以使得每个形变段都具有不同的相变温度。

本发明的增益效果包括如下一个或多个方面：

1)本涡轮发动机尾喷管中，通过设置形变单元来调节喷口管径，能够在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在具有良好的性能；

2)本涡轮发动机尾喷管中的形变单元可以包含两个或多个形变段，以使得对应发动机不同工作状态下具有不同的喷口管径，使得发动机在多个工作状态下都能够取得良好的性能；

3)通过本涡轮发动机尾喷管的制造方法能够实现对形变单元中具有不同相变温度的两个或多个形变段的制造。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机尾喷管，具有出气端，其特征在于，所述尾喷管在所述出气端具有至少两层管壁；每一层所述管壁在周向上由至少两个瓣体拼接而成，位于最内侧的所述管壁的所述瓣体之间由形变单元连接；

所述形变单元由形状记忆合金制成，所述形状记忆合金具有至少一个相变温度，所述相变温度为所述形状记忆合金发生形变的临界温度值，所述涡轮发动机尾喷管的所述出气端在发动机的多个工况下具有多个工况温度，所述相变温度对应于所述多个工况温度中的至少一个；

其中，所述形状记忆合金形变时，所述瓣体沿所述管壁的周向由所述形变单元撑开或拉拢，以改变所述出气端的管径。

2.如权利要求1所述的涡轮发动机尾喷管，其特征在于，所述形变单元具有至少两个形变段，每个所述形变段具有不同的所述相变温度。

3.如权利要求1所述的涡轮发动机尾喷管，其特征在于，所述管壁为两层，包括外环壁以及内环壁，所述形变单元连接于所述内环壁的所述瓣体之间；

其中，所述外环壁与所述内环壁的所述瓣体沿径向交错分布。

4.如权利要求1所述的涡轮发动机尾喷管，其特征在于，所述形状记忆合金为单向形状记忆合金。

5.如权利要求1所述的涡轮发动机尾喷管，其特征在于，所述形状记忆合金为镍钛合金。

6.一种涡轮发动机，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的涡轮发动机尾喷管。

7.一种涡轮发动机尾喷管的制造方法，其特征在于，包括：

提供尾喷管管体，所述尾喷管在出气端具有至少两层管壁；

在所述出气端沿所述管体的长度方向切割，将每一层所述管壁在周向上分成至少两个瓣体，并使任意相邻两层所述管壁的瓣体沿径向交错分布；

在位于最内侧的所述管壁的所述瓣体之间设置由形状记忆合金制成的形变单元。

8.如权利要求7所述的涡轮发动机尾喷管的制造方法，其特征在于，

所述形变单元由增材制造制成。

9.如权利要求8所述的涡轮发动机尾喷管的制造方法，其特征在于，

所述形变单元具有至少两个形变段，每个所述形变段具有不同的相变温度；

其中，每个所述形变段分别采用不同的成形参数制造。

10.如权利要求9所述的涡轮发动机尾喷管的制造方法，其特征在于，

调节所述成形参数中的激光功率、扫描速率以及扫描间距中的一个或多个参数，以使每个所述形变段具有不同的所述相变温度。

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