CN114673605B - 一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管 - Google Patents

一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管 Download PDF

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Abstract

本申请属于本申请属于航空燃机领域，特别涉及一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管包括：位于下部且与发动机排气口轴向平行布置的单边外整流板；呈山脊状的下内流道板，下内流道板安装于单边外整流板内侧表面；位于上部的下内流道板，上内流道板在喉道处呈S状，在收敛段与扩张段均为平直状，上内流道板的S状凸出处位于上内流道板凸出处之后；位于两侧的侧壁板，侧壁板呈平直状；下内流道板与上内流道板的内侧分别间隙布置有下内流道板隔热屏与上内流道板隔热屏；整个喷管外部型面固定，极易实现飞发一体化设计，结构简单可靠，重量轻。

Description

一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管
技术领域
本申请属于航空燃机领域，特别涉及一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管。
背景技术
随着航空航天技术的发展，航空发动机需要实现的功能越来越多，需要匹配的喷管形式也越来越多，例如超高音速飞行能力、高隐身能力和低尾阻等需求逐渐凸显，需要兼具两种功能的喷管。传统的单边膨胀喷管可满足大马赫数飞行功能需求，但由于不能实现对前方部件的有效遮挡，导致其隐身能力相对较弱；而传统的S弯喷管可能够实现对前方部件的有效遮挡，但S弯一般在筒体段，导致喷管外廓大，同时重量较大，直接影响发动机推重比等指标实现；同时，由于飞机和发动机一体化设计对飞机隐身能力又很重要的影响。为此，需要设计一种结构简单可靠、具有高隐身能力、可实现高马赫数飞行和易实现飞发一体化设计的新型喷管。
现有单边膨胀喷管可满足大马赫数飞行功能需求，但由于不能实现对前方部件的有效遮挡，导致其隐身能力相对较弱；而S弯喷管虽可实现对前方部件的有效遮挡，但导致喷管外廓很大，重量较大。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管，包括：
位于下部且与发动机排气口轴向平行布置的单边外整流板；
呈山脊状的下内流道板，下内流道板安装于单边外整流板内侧表面；
位于上部的下内流道板，上内流道板在喉道处呈S状，在收敛段与扩张段均为平直状，上内流道板的S状凸出处位于上内流道板凸出处之后；
位于两侧的侧壁板，侧壁板呈平直状；
下内流道板与上内流道板的内侧分别间隙布置有下内流道板隔热屏与上内流道板隔热屏；
所述喷管的出口呈斜切状，能够获得较大的出口面积。
优选的是，上内流道板隔热屏在所述喷管出口处向上弯折形成外整流板，整流板能够有较好的飞发一体化的外形，同时能够借用整流板提高冷却效果，外整流板覆盖住上内流道板的喉道与扩张段。
优选的是，侧壁板为中空结构，形成空腔冷却通道，引入外涵冷却气。
优选的是，上内流道板隔热屏在所述山脊沿气流方向的坡升处具有引气孔，上内流道板隔热屏的弯道处具有引气孔，发动机在喷出的气体在弯曲管的影响下压缩后释放，在弯曲处具有最高的动能和温度，(气体压缩放热)，在此处布置引气孔能够获得更好的降温效果，因为两物体温差越大，冷却效果越好。
优选的是，上内流道板与上内流道板的最高处超出所述喷管中轴线的总长度大于所述喷管半径的8％～10％；且下内流道板的最高点与其后端点的连线相交于上内流道板，且交点与上内流道板前端点的距离为所述喷管半径的10％～15％。
优选的是，所述喷管的出口的斜切角度60度～80度。
优选的是，侧壁板的中空结构、下内流道板与下内流道板隔热屏的间隙、上内流道板隔热屏与上内流道板的间隙之间联通。
优选的是，下内流道板与下内流道板隔热屏的间隙、上内流道板隔热屏与上内流道板的间隙均通过支板连接。
本申请的优点包括：膨胀喷管在实际的运用过程中很难实现隐身能力与发动机功率的平衡，本申请的方案采用矩形的喷管，喷管的两侧通过双层的夹板形成冷却通道，为了兼具隐身效果，喷管的一侧采用S弯的形式，另一侧采用采用山脊形状，而不是通用的双S通道，并且金舵实际的多次试验，在满足上内流道板与上内流道板的最高处超出所述喷管中轴线的总长度大于所述喷管半径的8％～10％；且下内流道板的最高点与其后端点的连线相交于上内流道板，且交点与上内流道板前端点的距离为所述喷管半径的10％～15％时，能够使这种喷管即有良好的外形面，又能具有较好的隐身效果，此外，相比较传统的管状的喷管，本申请喷管只需要加工上下弯曲的型面，在制造成本上和难度上大大降低。
附图说明
图1一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管主视图；
图2一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管正等侧剖视图；
图3一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管正等侧视图；
其中，1-上内流道板，2-侧壁板，3-外整流板，4-单边外整流板，5-下内流道板，61-上内流道板隔热屏，62-下内流道板隔热屏。
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。
如图1～3所示，一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管：主要由上内流道板1、侧壁板2和下内流道板5组成，具体为：
上内流道板1和下内流道板5上下分布，侧壁板2位于上内流道板1和下内流道板5两侧，共同组成矩形截面的内流道，实现发动机高温燃气排出，使发动机产生推力；上内流道板1为前端通过螺栓与发动机固定连接，上内流道板1中后段内流道内突出，与下内流道板5弯曲型面形成发动机喉道；下内流道板5前端通过螺栓与发动机固定连接；侧壁板2前端通过螺栓与发动机固定连接。
在一些可选实施方式中，内流冷却结构，由上内流道板隔热屏61和下内流道板隔热屏62组成，上内流道板隔热屏61与上内流道板1连接，下内流道板隔热屏62与下内流道板5连接，分别形成空腔冷却通道，将发动机出口外涵冷却气引向喷管，实现上内流道板1和下内流道板5的冷却，提高喷管结构可靠性和隐身能力。
在一些可选实施方式中，外部型面构件，由外整流板3和单边外整流板4组成，外整流板3后端与上内流道板1后端连接，外整流板3前端固定在上内流道板1中部外凸型面处；单边外整流板4位于下内流道板5外侧，与下内流道板5固定连接；外部型面构件实现飞发一体化，实现飞机尾部整流，降低飞机尾部阻力。
所述一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管的侧壁板2为中空结构，形成空腔冷却通道，将发动机出口外涵冷却气引向喷管，实现侧壁冷却，提高喷管结构可靠性和隐身能力。
膨胀喷管在实际的运用过程中很难实现隐身能力与发动机功率的平衡，本申请的方案采用矩形的喷管，喷管的两侧通过双层的夹板形成冷却通道，为了兼具隐身效果，喷管的一侧采用S弯的形式，另一侧采用采用山脊形状，而不是通用的双S通道，并且金舵实际的多次试验，在满足上内流道板与上内流道板的最高处超出所述喷管中轴线的总长度大于所述喷管半径的8％～10％；且下内流道板的最高点与其后端点的连线相交于上内流道板，且交点与上内流道板前端点的距离为所述喷管半径的10％～15％时，能够使这种喷管即有良好的外形面，又能具有较好的隐身效果，此外，相比较传统的管状的喷管，本申请喷管只需要加工上下弯曲的型面，在制造成本上和难度上大大降低。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，包括：
位于下部且与发动机排气口轴向平行布置的单边外整流板（4）；
呈山脊状的下内流道板（5），下内流道板（5）安装于单边外整流板（4）内侧表面；
位于上部的上内流道板（1），上内流道板（1）在喉道处呈S状，在收敛段与扩张段均为平直状，上内流道板（1）的S状凸出处位于上内流道板（5）凸出处之后；
位于两侧的侧壁板（2），侧壁板（2）呈平直状；
下内流道板（5）与上内流道板（1）的内侧分别间隙布置有下内流道板隔热屏（62）与上内流道板隔热屏（61）；
所述喷管的出口呈斜切状。
2.如权利要求1所述的轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，外整流板（3）和单边外整流板（4）组成外部型面构件，外整流板（3）后端与上内流道板（1）后端连接，外整流板（3）前端固定在上内流道板（1）中部外凸型面处；单边外整流板（4）位于下内流道板（5）外侧，与下内流道板（5）固定连接；
外整流板（3）覆盖住上内流道板（1）的喉道与扩张段。
3.如权利要求1所述的轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，侧壁板（2）为中空结构，形成空腔冷却通道，引入外涵冷却气。
4.如权利要求1所述的轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，下内流道板隔热屏（62）在所述山脊沿气流方向的坡升处具有引气孔，上内流道板隔热屏（61）的弯道处具有引气孔。
5.如权利要求1所述的轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，内流道板（5）与上内流道板（1）的最高处超出所述喷管中轴线的总长度大于所述喷管半径的8%~10%；且下内流道板（5）的最高点与其后端点的连线相交于上内流道板（1），且交点与上内流道板（1）前端点的距离为所述喷管半径的10%~15%。
6.如权利要求1所述的轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，所述喷管的出口的斜切角度为60度~80度。
7.如权利要求3所述的轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，侧壁板（2）的中空结构、下内流道板（5）与下内流道板隔热屏（62）的间隙、上内流道板隔热屏（61）与上内流道板（1）的间隙之间连通。
8.如权利要求1所述的轻质高隐身能力单边膨胀喷管，其特征在于，下内流道板（5）与下内流道板隔热屏（62）的间隙、上内流道板隔热屏（61）与上内流道板（1）的间隙均通过支板连接。
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