CN114151226A - 一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，包括分流隔热屏和固定在所述分流隔热屏上的遮挡隔板，所述分流隔热屏设置在直二元收敛喷管内，与所述直二元收敛喷管之间形成环形空腔，所述分流隔热屏的进口端固定在所述混合器的出口外壁上，出口端位于所述直二元收敛喷管的管口内；所述遮挡隔板设置在所述分流隔热屏上靠近出口的一侧，所述遮挡隔板包括主承力遮挡隔板和间隔设置在所述主承力遮挡隔板两侧的多个主导流遮挡隔板。本发明结构简单，可靠性高，可提高喷管强度裕度且发动机后向雷达与红外隐身收益显著。

Description

一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构
技术领域
本公开涉及航空发动机隐身设计技术领域，尤其涉及一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构。
背景技术
发动机作为飞行器后向最主要的红外辐射源与雷达散射源，抑制其雷达与红外特征信号对于实现飞行器高隐身性至关重要。
针对涡扇发动机后向红外与雷达隐身性能的提升，通常采用隐身材料与隐身结构等措施。隐身材料的隐身收益有限、增重明显，且在高温高压高速的燃气冲刷下，存在脱落变性等风险，很大程度限制其广泛与持久的工程化应用。隐身结构包括：S弯喷管及直二元收敛喷管等流道遮挡结构；吸波导流体及一体化加力燃烧室等流道内隐身结构。流道遮挡结构：S弯喷管隐身收益明显，但需较大的偏心距才能实现有效遮挡，不利于与扁平化的后机体进行一体化设计，且流道长、增重明显，加工成本较高。直二元收敛喷管隐身收益较小，其突出优势在于结构扁平，利于与后机体进行一体化设计，但要取得显著隐身收益需结合其他结构或材料。现有技术中的流道内隐身结构：F-119发动机采用一体化加力燃烧室，隐身收益显著，但技术难度非常大，对发动机原有结构改变巨大，研制周期十分漫长，且仅适用于加力型涡扇发动机。F/A-18E/F及X-32飞机前向进气道内应用吸波导流体，具有良好的隐身收益，但此类结构仅适用于进气道内。
因此，需要提出一种针对依托结构实现的隐身性能显著提升、技术难度较低、利于与后机体进行一体化设计且适用于非加力型涡扇发动机的隐身结构。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，该结构利于飞/发后向结构一体化设计，且未对发动机原有结构进行改变，技术难度较低，仅凭自身结构即可实现雷达与红外隐身性能的显著提升。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，包括外涵机匣，所述外涵机匣内部设置混合器，筒口设置直二元收敛喷管，还包括分流隔热屏和固定在所述分流隔热屏上的遮挡隔板，
所述分流隔热屏设置在直二元收敛喷管内，与所述直二元收敛喷管之间形成环形空腔，所述分流隔热屏的进口端固定在所述混合器的出口外壁上，出口端位于所述直二元收敛喷管的管口内；
所述遮挡隔板设置在所述分流隔热屏上靠近出口的一侧，所述遮挡隔板包括主承力遮挡隔板和间隔设置在所述主承力遮挡隔板两侧的多个主导流遮挡隔板。
进一步地，所述分流隔热屏的进口端与所述混合器的出口外壁之间非密封式连接，将所述外涵机匣与所述混合器之间的外涵冷气流路分为外侧冷气流路和内侧冷气流路。
进一步地，所述分流隔热屏的进口端与所述混合器的出口外壁之间通过多个螺栓固定连接。
进一步地，所述主承力遮挡隔板的两端分别贯穿所述分流隔热屏的壁面，与所述直二元收敛喷管内壁固定连接。
进一步地，所述主承力遮挡隔板的底部表面和顶部表面分别包括靠近所述分流隔热屏出口的后段和远离所述分流隔热屏出口的前段，所述前段侧视呈流线型，所述后段侧视呈子弹头型。
进一步地，所述主导流遮挡隔板侧视呈流线型。
进一步地，由所述主导流遮挡隔板和所述主承力遮挡隔板构成的所述遮挡隔板的结构，将所述直二元收敛喷管的管口由外向内视角完全遮挡。
进一步地，所述主导流遮挡隔板的数量为8片，且分别对称设置于所述主承力遮挡隔板两侧。
进一步地，所述混合器内还包括内锥体，所述内锥体外壁周向设置多个涡轮出口整流支板。
进一步地，所述分流隔热屏的进口端呈圆形，出口端呈椭圆形。
本发明的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，基于直二元收敛喷管结构扁平利于飞/发后向结构一体化设计的突出优势，从流道内部隐身结构设计出发，未对发动机原有结构进行改变，提出一种置于装配直二元收敛喷管的小涵道比非加力型涡扇发动机喷管流道内的多隔板综合隐身结构：冷却良好的遮挡隔板可实现对腔体内高温部件的全遮挡，同时遮挡隔板引导雷达波在隔板间发生多次反射，大幅衰减雷达波能量。多隔板综合隐身结构对非加力型涡扇发动机后向雷达与红外综合隐身性能提升显著。其有益效果在于：
1、未改变发动机原有结构，设计技术难度较低、研制周期较短。
2、摆脱对隐身材料的依赖，凭借自身结构，即可实现发动机后向雷达与红外隐身性能的显著提升，并兼具导流、冷却及支撑等功能。
3、综合隐身结构形式简单，可靠性高。
4、直二元收敛喷管与流道内综合隐身结构的组合，在飞/发后向结构一体化设计中优势突出。
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是应用本发明的多隔板综合隐身结构后的非加力型涡扇发动机示意图；
图2是本发明的多隔板综合隐身结构在正后向0°探测角下遮挡示意图
图3是本发明的多隔板综合隐身结构在俯仰探测平面内15°探测角下遮挡示意图；
图4是本发明的多隔板综合隐身结构在偏航探测平面内15°探测角下遮挡示意图；
图5是本发明隐身结构的分流隔热屏与遮挡隔板型面及连接方式示意图；
图6是本发明隐身结构的冷气流路示意图。
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。
本公开实施例提供一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构。如图1-6所示，图1是应用本发明的多隔板综合隐身结构后的非加力型涡扇发动机(仅示意低压涡轮叶片后的发动机结构)示意图；图2是本发明的多隔板综合隐身结构在正后向0°探测角下遮挡示意图；0°探测角下，隔板对流道内强辐射源与强散射源实现全遮挡；图3是本发明的多隔板综合隐身结构在俯仰探测平面内15°探测角下遮挡示意图；该探测角下，隔板对流道内强辐射源与强散射源实现全遮挡；图4是本发明的多隔板综合隐身结构在偏航探测平面内15°探测角下遮挡示意图；该探测角下，隔板对流道内强辐射源与强散射源实现全遮挡；图5是本发明隐身结构的分流隔热屏与遮挡隔板型面及连接方式示意图；图6是本发明隐身结构的冷气流路示意图，其中黑色箭头代表了冷却气流方向及流量，非加力型涡扇发动机为半剖图。
下面结合附图1至图6对本公开实施例，即一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构做进一步详细说明。
本公开实施例提供了一种流道内的多隔板综合隐身结构，可以包括相互连接的分流隔热屏3与遮挡隔板1。
所述分流隔热屏3设置在直二元收敛喷管2内，与所述直二元收敛喷管2之间形成环形空腔，分流隔热屏3(参照图1及图5)，具有进口端与出口端，所述进口端呈圆形，所述进口端直径大于混合器(5)出口端直径，所述进口端圆心位于发动机轴线上，进口端固定在所述混合器的出口外壁上，且所述进口端位于混合器5出口端前。所述出口端呈椭圆形，所述出口端位于直二元收敛喷管2出口端前，即所述直二元收敛喷管2的管口内。
所述遮挡隔板1设置在所述分流隔热屏3上靠近出口的一侧，遮挡隔板1(参照图1及图5)，依据型面及功能差异，隔板结构分为两大类：主承力遮挡隔板1-2，和间隔设置在所述主承力遮挡隔板1-2两侧的多个主导流遮挡隔板1-1，两类不同型面的隔板内部均存在冷却流路。所述的主导流遮挡隔板1-1安装于分流隔热屏3内，所述的主承力遮挡隔板1-2的两端分别贯穿所述分流隔热屏3，与所述直二元收敛喷管2内壁面相连。
所述分流隔热屏3的进口端与所述混合器5的出口外壁之间非密封式连接，将所述外涵机匣4与所述混合器5之间的外涵冷气流路分为外侧冷气流路和内侧冷气流路。优选的，所述分流隔热屏3的进口端与所述混合器5的出口外壁之间通过多个螺栓固定连接，冷气流路(参照图6)从分流隔热屏3进口端开始，将外涵冷气分为内外两部分，内侧冷气与主流燃气掺混降温，外侧冷气一部分流经遮挡隔板1进行冷却，剩余冷气与主流燃气进行二次掺混降温。
所述的主导流遮挡隔板1-1，主要作用是遮挡流道内部件及梳理流道内燃气。型面弯曲，侧视呈流线型，优选的，所述主导流遮挡隔板1-1数量共8片，左右对称各4片分布于所述主承力遮挡隔板1-2两侧。
所述的主承力遮挡隔板1-2，数量共1片，型面前段为流线型，型面后段为子弹头型。因此，上述遮挡隔板1的总数量为9个，但依据遮挡隔板1型面设计以及对流道内强辐射源与强散射源的遮挡效果，数量不限于9个。所述主承力遮挡隔板1-2的两端分别贯穿所述分流隔热屏3的壁面，与所述直二元收敛喷管2内壁固定连接，主要作用是遮挡流道内部件及增加喷管出口处结构强度。所述的主承力遮挡隔板1-2前段流线型面进行导流，后段子弹头型型面进行遮挡，并散射入射雷达波促使其进入主导流遮挡隔板1-1间发生多次反射。
由所述主导流遮挡隔板1-1和所述主承力遮挡隔板1-2构成的所述遮挡隔板1的结构，将所述直二元收敛喷管2的管口由外向内视角完全遮挡，即，在后向全探测角下对腔体内低涡叶片、内锥体9、涡轮出口导流支板8等强辐射源与强散射源实现完全遮挡。
图示中的9片遮挡隔板1在后向全探测角下对腔体内低涡叶片、内锥体9、涡轮出口导流支板8等强辐射源与强散射源实现完全遮挡(可参照图2、图3及图4)。其中主导流遮挡隔板1-1数量为8片，在流道内对称分布；主承力遮挡隔板1-2数量为1片。
本发明的多隔板综合隐身结构：冷却良好的遮挡隔板可实现对腔体内高温部件的全遮挡，同时遮挡隔板引导雷达波在隔板间发生多次反射，大幅衰减雷达波能量。多隔板综合隐身结构对非加力型涡扇发动机后向雷达与红外综合隐身性能提升显著。
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 (10)

1.一种置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，包括外涵机匣，所述外涵机匣内部设置混合器，筒口设置直二元收敛喷管，其特征在于，还包括分流隔热屏和固定在所述分流隔热屏上的遮挡隔板，
所述分流隔热屏设置在直二元收敛喷管内，与所述直二元收敛喷管之间形成环形空腔，所述分流隔热屏的进口端固定在所述混合器的出口外壁上，出口端位于所述直二元收敛喷管的管口内；
所述遮挡隔板设置在所述分流隔热屏上靠近出口的一侧，所述遮挡隔板包括主承力遮挡隔板和间隔设置在所述主承力遮挡隔板两侧的多个主导流遮挡隔板。
2.根据权利要求1所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述分流隔热屏的进口端与所述混合器的出口外壁之间非密封式连接，将所述外涵机匣与所述混合器之间的外涵冷气流路分为外侧冷气流路和内侧冷气流路。
3.根据权利要求2所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述分流隔热屏的进口端与所述混合器的出口外壁之间通过多个螺栓固定连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述主承力遮挡隔板的两端分别贯穿所述分流隔热屏的壁面，与所述直二元收敛喷管内壁固定连接。
5.根据权利要求4所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述主承力遮挡隔板的底部表面和顶部表面分别包括靠近所述分流隔热屏出口的后段和远离所述分流隔热屏出口的前段，所述前段侧视呈流线型，所述后段侧视呈子弹头型。
6.根据权利要求5所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述主导流遮挡隔板侧视呈流线型。
7.根据权利要求6所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，由所述主导流遮挡隔板和所述主承力遮挡隔板构成的所述遮挡隔板的结构，将所述直二元收敛喷管的管口由外向内视角完全遮挡。
8.根据权利要求7所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述主导流遮挡隔板的数量为8片，且分别对称设置于所述主承力遮挡隔板两侧。
9.根据权利要求1所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述混合器内部还包括内锥体，所述内锥体外壁周向设置多个涡轮出口整流支板。
10.根据权利要求1所述的置于直二元收敛喷管流道内的多隔板综合隐身结构，其特征在于，所述分流隔热屏的进口端呈圆形，出口端呈椭圆形。
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