CN114013668B - 一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇 - Google Patents

Abstract

本申请属于雷达散射特征控制技术领域，具体涉及一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇。该风扇包括进气机匣(1)及风扇主体(3)，其特征在于，进气机匣(1)与风扇主体(3)之间还设置有主动控制装置(2)，主动控制装置(2)包括盘轴(26)及沿盘轴(26)环向分布的多个干扰叶片(22)，盘轴(26)上沿环向设置有多个通孔，干扰叶片(22)底端具有穿过所述通孔的转轴，转轴通过安装在盘轴(26)内的驱动电机(28)驱动旋转；其中，所述干扰叶片(22)位于所述风扇主体(3)的叶片的前方。本申请能够在隐身飞行器突防作战时掩盖发动机风扇部件固有的微多普勒特征，且进一步降低发动机前向RCS，提高隐身飞行器突防作战生存率。

Description

一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇

技术领域

本申请属于雷达散射特征控制技术领域，具体涉及一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇。

背景技术

军用飞行器广泛应用于海、陆、空一体化作战和突防作战中，两种作战模式的基础是目标的快速准确识别和飞行器的高隐身性能。航空发动机的微多普勒特征犹如人的面部、指纹特征，是航空发动机雷达目标识别的典型特征，其能够有力支撑飞行器的雷达目标识别。且飞行器的RCS特征是衡量其雷达隐身能力的主要标准，降低飞行器的RCS将显著提高其突防作战生存率。

航空发动机的微多普勒特征又称喷气发动机调制(英文简称JEM)，是指航空发动机旋转的风扇叶片对雷达回波进行频率调制，具体表现是雷达回波的时域谱出现周期性，且JEM谱中出现频率调制现象，时域谱与JEM谱这两种现象均与航空发动机风扇的叶片个数N和转速RPM相关，因此可以利用航空发动机微多普勒特征进行雷达目标识别，具体过程为：对雷达回波进行处理分析，获得航空发动机的微多普勒特征，通过对比现有的航空发动机微多普勒特征数据库，能够确认航空发动机的型号，进而确认配装的飞行器的身份，实现飞行器目标的识别。

除此之外，飞行器的RCS特征也是雷达目标识别特征之一，缩减发动机风扇的前向RCS可以有效减小飞行器前向RCS，缩短飞行器被雷达探测的距离，提高飞行器突防作战生存力。

综上所述，航空发动机的微多普勒特征和RCS特征(两者均为目标的电磁散射特征)已成为飞行器目标识别和突防作战的重要影响因素，对航空发动机的电磁散射特征进行研究，探索其主动控制技术有利于飞行器安全、高效地执行作战任务。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇，包括进气机匣及风扇主体，所述进气机匣与风扇主体之间还设置有主动控制装置，所述主动控制装置包括盘轴及沿盘轴环向分布的多个干扰叶片，盘轴上沿环向设置有多个通孔，干扰叶片底端具有穿过所述通孔的转轴，转轴通过安装在盘轴内的驱动电机驱动旋转；其中，所述干扰叶片位于所述风扇主体的叶片的前方。

优选的是，所述干扰叶片为吸波干扰叶片，由结构型吸波材料制造。

优选的是，所述干扰叶片的转轴为阶梯轴，所述盘轴上的通孔为阶梯型通孔。

优选的是，所述干扰叶片的转轴伸入盘轴的通孔内的端部连接有摇臂，摇臂沿风扇轴线方向延伸，并在另一端形成沿风扇径向方向延伸的销轴，驱动电机驱动一联动环转动，联动环沿周向设置有多个销孔，每个与干扰叶片连接的摇臂的销轴伸入到所述销孔内。

优选的是，所述联动环具有内齿，驱动电机的输出轴连接一驱动齿轮，驱动齿轮与所述联动环的内齿啮合。

优选的是，所述驱动电机包括两个，联动驱动所述联动环转动。

本发明具有的优点和带来的有益效果：

1)本发明所述航空发动机风扇方案能够主动控制发动机的微多普勒特征和RCS特征；

2)本发明所述航空发动机风扇方案能够在隐身飞行器突防作战时掩盖发动机风扇部件固有的微多普勒特征，且进一步降低发动机前向RCS，提高隐身飞行器突防作战生存率；

3)本发明所述航空发动机风扇方案相比于现有航空发动机风扇，其RCS较低；

4)本发明所述航空发动机风扇方案能够在隐身飞行器协同作战时，暴露风扇部件固有的微多普勒特征，利于友军对飞行器进行识别，防止误判。

附图说明

图1是本申请能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇的结构示意图。

图2是本申请能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇的主动控制装置结构示意图。

图3是本申请图2所示实施例的主动控制装置装配示意图。

图4是本申请图2所示实施例的吸波干扰叶片装配示意图。

其中，1-进气机匣，2-主动控制装置，3-风扇主体，21-机匣，22-干扰叶片，23-联动环，24-驱动电机，25-螺母，26-盘轴，27-驱动齿轮，28-驱动电机。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本发明提出一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇方案，适用于未来军用高隐身航空发动机。本发明提出的风扇方案具有发动机前向电磁散射特征主动控制装置，能够视情掩盖发动机固有的微多普勒特征，且降低发动机前向RCS，有利于隐身飞行器协同作战和突防作战。本发明解决的技术问题主要有：

(1)现有的发动机风扇的微多普勒特征为固有特征，无法对其进行主动控制，易使飞行器暴露身份；

(2)现有的发动机风扇前向RCS较高，对飞机前向RCS贡献大，不利于飞行器提高前向隐身能力，进而影响飞行器突防作战生存率。

如图1所示，本申请能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇，由进气机匣1、主动控制装置2、风扇主体3构成，主动控制装置2安装于进气机匣1和风扇主体3中间。

如图2-图4所示，本申请主动控制装置2包括盘轴26及沿盘轴26环向分布的多个干扰叶片22，盘轴26上沿环向设置有多个通孔，干扰叶片22底端具有穿过所述通孔的转轴，转轴通过安装在盘轴26内的驱动电机28驱动旋转；其中，所述干扰叶片22位于所述风扇主体3的叶片的前方。

在一些可选实施方式中，所述干扰叶片2为吸波干扰叶片，由结构型吸波材料制造。

图3和图4所示为本发明所述主动控制装置装配图和吸波干扰叶片22装配示意图。本发明所述吸波干扰叶片22位于盘轴26和机匣21之间，吸波干扰叶片22安装于盘轴26上，吸波干扰叶片22的转轴与盘轴26的圆形阶梯孔配合；摇臂24安装于吸波干扰叶片22的转轴头部，通过螺母25与吸波干扰叶片22连接固定；摇臂24前端具有销轴，摇臂24的销轴与联动环23的销轴孔配合；两个驱动电机28对称安装在盘轴26上；每个驱动电机28前端安装一个驱动齿轮27；联动环23加工有内轮齿，驱动齿轮27的外轮齿与联动环23的内轮齿互相啮合。

通过图1至图4说明本发明所述主动控制装置的工作原理和动作关系。当隐身飞行器需要进行突防作战时，控制驱动电机28工作，通过驱动齿轮27带动联动环23绕发动机轴线转动，联动环23带动摇臂24绕盘轴26圆形阶梯孔轴线转动，使吸波干扰叶片22绕自身转轴转动一定角度，使得吸波干扰叶片22能够在正前方完全遮挡风扇主体3的叶片。此时再通过其他内置电机驱动盘轴6带动吸波干扰叶片22以特定转速旋转，形成指定的微多普勒特征，掩盖风扇主体3固有的微多普勒特征，避免隐身飞行器被敌方雷达利用风扇主体3固有的微多普勒特征进行识别；同时由于吸波干扰叶片22采用结构型吸波材料制造，当吸波干扰叶片22能够在正前方完全遮挡风扇主体3的叶片时，发动机的前向RCS将进一步降低，提高隐身飞行器突防作战生存率。

当隐身飞行器开展协同作战时，通过控制驱动电机28工作，使吸波干扰叶片22与发动机轴线平行，即吸波叶片22处于最大开角度，此时吸波干扰叶片22在正前方不遮挡风扇主体3，且主动控制装置2处于静止状态，此时发动机将暴露出风扇主体3固有的微多普勒特征，利于友军对飞行器进行识别，防止误判。

除此之外，本发明所述航空发动机风扇方案由于具有一级吸波干扰叶片22，其前向RCS显著低于现有航空发动机风扇的前向RCS。

本发明所述航空发动机风扇方案不限于航空发动机前向电磁散射特征控制，还可应用于其他雷达回波中具有旋转部件调制周期特征的目标的电磁散射特征控制。

本发明所述一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇方案由进气机匣1、主动控制装置2、风扇主体3构成，主动控制装置2安装于进气机匣1和风扇主体3中间。

本发明所述主动控制装置2的构成，主动控制装置2由机匣21、吸波干扰叶片22、联动环23、摇臂24、螺母25、盘轴26、驱动齿轮27、驱动电机28组成。

本发明所述吸波干扰叶片22位于盘轴26和机匣21之间，吸波干扰叶片22安装于盘轴26上，吸波干扰叶片22的转轴与盘轴26的圆形阶梯孔配合；摇臂24安装于吸波干扰叶片22的转轴头部，通过螺母25与吸波干扰叶片22连接固定；摇臂24前端具有销轴，摇臂24的销轴与联动环23的销轴孔配合；两个驱动电机28对称安装在盘轴26上；每个驱动电机28前端安装一个驱动齿轮27；联动环23加工有内轮齿，驱动齿轮27的外轮齿与联动环23的内轮齿互相啮合。

本发明所述吸波干扰叶片22采用结构型吸波材料制造，通过控制驱动电机28工作，可控制吸波干扰叶片22的开合角度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇，包括进气机匣（1）及风扇主体（3），其特征在于，所述进气机匣（1）与风扇主体（3）之间还设置有主动控制装置（2），所述主动控制装置（2）包括盘轴（26）及沿盘轴（26）环向分布的多个干扰叶片（22），盘轴（26）上沿环向设置有多个通孔，干扰叶片（22）底端具有穿过所述通孔的转轴，转轴通过安装在盘轴（26）内的驱动电机（28）驱动旋转；

其中，所述干扰叶片（22）位于所述风扇主体（3）的叶片的前方；

其中，所述干扰叶片（22）为吸波干扰叶片，由结构型吸波材料制造；

所述干扰叶片（22）的转轴伸入盘轴（26）的通孔内的端部连接有摇臂（24），摇臂（24）沿风扇轴线方向延伸，并在另一端形成沿风扇径向方向延伸的销轴，驱动电机（28）驱动一联动环（23）转动，联动环（23）沿周向设置有多个销孔，每个与干扰叶片（22）连接的摇臂（24）的销轴伸入到所述销孔内；

所述联动环（23）具有内齿，驱动电机（28）的输出轴连接一驱动齿轮（27），驱动齿轮（27）与所述联动环（23）的内齿啮合；

由驱动电机（28）驱动齿轮（27）带动联动环（23）绕发动机轴线转动，使吸波干扰叶片绕自身转轴转动一定角度，以在正前方完全遮挡风扇主体（3）的叶片，此时再通过其他内置电机驱动盘轴（26）带动吸波干扰叶片旋转，掩盖风扇主体（3）固有的微多普勒特征；或者由驱动电机（28）驱动，使吸波干扰叶片与发动机轴线平行，以暴露出风扇主体（3）固有的微多普勒特征。

2.如权利要求1所述的能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇，其特征在于，所述干扰叶片（22）的转轴为阶梯轴，所述盘轴（26）上的通孔为阶梯型通孔。

3.如权利要求1所述的能够主动调节电磁散射特征的航空发动机风扇，其特征在于，所述驱动电机（28）包括两个，联动驱动所述联动环（23）转动。