CN114776404B - 一种排气装置的整流支板结构 - Google Patents
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Abstract
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种排气装置的整流支板结构，前后引射的方法能带来更好的引射流量，引射装置整流结构形式简单易加工，各整流片通过两类支架与螺栓连接，整体的环形“手拉手”结构，提高了结构的刚度与稳定性。本整流结构目的在于通过在排气装置中将从发动机涡轮后流出的带旋气流进行整流，有效地改善整流支板下游气流的气流角度，提高排气装置的整体引射性能。
Description
技术领域
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种排气装置的整流支板结构。
背景技术
现有技术结构方案为轴向拐弯排气状态，外表面带包覆层，具有进口结构位置可调引射功能，可在燃机低工况工作过程中实现引射功能。排气装置结构独立支撑，为双层筒体结构，排气出口段带有膨胀节结构，用以吸收热变形。现有技术方案通过可调引射功能分别实现舰船发动机的不同使用状态功能，结构形式较本发明复杂，内部结构有液压系统、调节片结构、支撑结构等，附带的控制系统及铸件加工成本较高，并且发动机涡轮后的气流进入排气装置时的进口气流角度对排气装置的性能影响很大，为了实现排气装置及相关部件的良好工作状态，对涡轮余旋的合理整流是必要的。
发明内容
为了解决传统引其装置引流效果不良问题，以及本申请引气装置前带来的大量气流紊乱问题，本申请提供了一种排气装置的整流支板结构，
本申请的优点包括：一种排气装置的整流支板结构：
前引射通道、后引射通道、主机排气段、筒体；
主机排气段的前端与发动机排气口连接，其后端与筒体连接，主机排气段的内腔与筒体的内腔形成热气体通过的热气流通道；
其中，前引射通道套在主机排气段的外面，与主机排气段的外表面形成前环腔，前环腔的前端与外环境联通，前环腔的后端在主机排气段与筒体连接处具有所述热气流通道联通的前引射通道出口；后引射通道套在筒体的外面，与筒体的外表面形成后环腔，后环腔的前端在主机排气段与筒体连接处具有与所述热气流通道联通的后引射通道出口，后环腔的后端与外环境联通；
筒体的内腔壁面周向安装有多个整流支板，整流支板的形状近似直角梯形，其具有上底，下底，直角边以及斜边，所述直角边与筒体的内腔壁面连接，上底靠近筒体的后端，下底靠近筒体的前端，上底与斜边的夹角处具有第一安装孔，紧固件周向串联第一安装孔，下底与斜边的夹角处均具有第二安装孔，支撑拉杆周向串联第二安装孔。
优选的是，整流支板在轴向方向上与轴向平，在径向方向上对心布置。
优选的是，所述斜边为向筒体壁面方向凹陷的曲面。
优选的是，主机排气段与筒体的连接处具有后引射通道进气窗珊结构，前引射通道的后端向后延伸并与后引射通道进气窗珊结构的前端固定连接，后引射通道进气窗珊结构的前端与主机排气段的后端的间隙形成前引射通道出口；后引射通道进气窗珊结构的后端具有周向的排列的进气窗珊，筒体的前端固定连接于进气窗珊的后边，后引射通道的前端固定连接于进气窗珊的前边，所述进气窗珊形成后引射通道出口。
优选的是，前引射通道的后端面向后延伸，与主机排气段的后端面具有轴向距离，该距离形成前引射通道出口；后引射通道的前端面向前延伸，与筒体的前端面具有轴向距离，该距离形成后引射通道出口，前引射通道的后端与后引射通道的前端固定连接。
优选的是，外表面包覆层与内表面包覆层均包括多个预制的热防护模块，多个热防护模块依次连接。
优选的是，后引射通道出口的面积大于前引射通道出口的面积。
优选的是，主机排气段呈收敛状，筒体呈扩张状。
优选的是，所述前环腔呈收敛状，所述后环腔呈扩张状。
优选的是，后引射通道进气窗珊结构由前引射通道的后端沿轴向延伸形成。
本发明提出了一种轴向直排的全程引射，内外双层筒体包覆设计的排气装置，排气装置结构组成形式较为简单，仅由主机排气段、排气管组成；通过换装不同结构形式的后引射进口通道，实现不同程度的引射功能，可满足不同燃机的正常使用需求。本结构可有效地实现燃机对排气系统的气动、引射需求，各部件热膨胀有效协调，加工制造简单，安装方便，且无须单独支撑。轴向直排全程引射排气装置的整流结构，整流结构形式简单易加工，各整流片通过两类支架与螺栓连接，整体的环形“手拉手”结构，提高了结构的刚度与稳定性。本整流结构目的在于通过在排气装置中将从发动机涡轮后流出的带旋气流进行整流，有效地改善整流支板下游气流的气流角度，提高排气装置的整体引射性能。
附图说明
图1是本申请一优选实施方式排气装置剖视图；
图2本申请一优选实施方式的排气装置气流流动图；
图3本申请一优选实施方式的排气装置的整流支板结构立体图；
图4本申请一优选实施方式的排气装置的整流支板结构正视图；
图5本申请一优选实施方式的整流支板(21)示意图。
其中，1-前引射通道、2-后引射通道、3-主机排气段、4-排气管，5-内表面包覆层，6-外表面包覆层，7-舱体安装边，8-前引射通道出口，9-后引射通道出口，10-前锥段，11-后引射通道进气窗珊结构，21-整流支板、23-第一支撑拉杆、24-第二支撑拉杆、25-紧固件、26-整流支板安装边，27-筒体安装边、28-主流道位置、29-整流支板下侧型面、210-整流支板安装孔。
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。
一种前后引射结构的排气装置，如图1所示，内表面包覆层5、外表面包覆层6，舱体安装边7、前引射通道出口8、后引射通道出口9、前锥段10、后引射通道进气窗珊结构11。
主机排气段3、排气管4均为双层筒体结构，各结构部分通过螺栓连接，左侧接于主机侧，右侧接入船体；排气装置结构工作过程中，主流通过主机排气段3经过前锥段10后进入排气装置，由于压力的差别，环境中的冷却气流通过前引射通道1、后引射通道2进入主流道进行掺混；于排气装置的内外筒体外表面分别进行热防护，布置内表面包覆层5、外表面包覆层6，由图4可见，内外表面包覆及全程的冷却引射可实现两次对流换热，带走高温壁面对外筒体的辐射，以达到表面热防护，显著地降低排气装置的外表面温度。选取适当的前引射通道出口8、后引射通道出口9面积，后引射通道进气窗珊结构11可更换不同开口面积的结构，以适用于不同引射需求的排气系统，可见图2、图3为不同窗口面积的结构示意图。主要的四段筒体结构分别通过螺栓连接固定，整体结构形式简单，无运动件，主机排气段3用于连接燃机，排气管4的舱体安装边7用于连接船体，各筒体段单独固定，无须支撑结构。
为了降低排气装置壁面温度，排气装置采用全程双层包覆结构形式，可实现低厚度包覆层高效隔热的效果。包覆隔热层采用预制“热防护模块”的形式，整个包覆层由若干个“热防护模块”组成，整个包覆层更利于装配和更换维修，可较大程度节省包覆层的装配和后期维修时间。本结构为结合隔热材料的双层气冷形式，原理是指排气装置出口处形成引射进口，冷空气在外壁面与主流空气反向流动，进入主流后在内壁形成一层冷空气保护层，从而降低主流对外部的热辐射，具体流动形式见图2，整流支板21、筒体2、支撑拉杆23、支撑拉杆24、紧固件25、整流支板安装边26，筒体安装边27、主流道位置28、整流支板下侧型面29、整流支板安装孔210。
对应的支板整流结构，如图3～4所示，主要由筒体2和周向均布16片的整流支板21通过支撑拉杆23、支撑拉杆24组成，通过紧固件25、整流支板安装孔210组成周向的封闭式“手拉手结构”，有较好的结构刚度，各拉杆与整流支板21间通过第一支撑拉杆23、第二支撑拉杆24、紧固件连接，安装形式较为简单，整个结构无运动件。筒体2通过筒体安装边27与涡轮后机匣安装边连接，整流支板21通过整流支板安装边26与筒体2连接，涡轮后进入的旋流由整流支板安装边26截面进入，经过锥段与整流支板21进行整流，进入主流道位置28，整流支板21的数量为周向均布16个，整流支板的长度以及轴向位置经过数值计算选取较优解，可以实现比较明显的整流作用，较大的提高排气装置的引射性能，避免引射通道因主流气流角度过大造成堵塞。
整流支板21结构属于悬臂结构，如图5所示，双层加固的支撑拉杆结构，解决了悬臂结构端面变形的风险问题，其简要尺寸为宽约200mm、左右两侧高度约170mm、240mm；在整流支板下侧型面29预留了热胀间隙，可满足燃机高工况条件下高温使用需求；整流支板21的结构截面形式为“T”型，此种型面选择可进一步增加整流支板单件的结构刚度；本整流优化结构能够在较大的气流角变化范围内起到整流作用，避免因为气流角过小引发引射失效；对燃机排气系统进口进行合理的整流，可提高测试系统在排气系统部分的测试精度，可实现降低排气系统总压损失，进一步提升燃机性能。
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 (10)
1.一种排气装置的整流支板结构，其特征在于，包括：
前引射通道（1）、后引射通道（2）、主机排气段（3）、排气管（4）（2）；主机排气段3、排气管4均为双层筒体结构；
主机排气段（3）的前端与发动机排气口连接，其后端与排气管（4）连接，主机排气段（3）的内腔形成热气体通过的热气流通道；
其中，前引射通道（1）为主机排气段（3）外筒体与内筒体形成的前环腔，前环腔的前端与外环境联通，前环腔的后端在主机排气段（3）与排气管（4）连接处具有所述热气流通道联通的前引射通道出口（8）；后引射通道（2）为排气管（4）的外筒体与内筒体形成的后环腔，后环腔的前端在主机排气段（3）与排气管（4）连接处具有与所述热气流通道联通的后引射通道出口（9），后环腔的后端与外环境联通；
排气管（4）的内层筒体的内腔壁面周向安装有多个整流支板（21），整流支板（21）的形状近似直角梯形，其具有上底，下底，直角边以及斜边，所述直角边与排气管（4）的内腔壁面连接，上底靠近排气管（4）的后端，下底靠近排气管（4）的前端，上底与斜边的夹角处具有第一安装孔，第一支撑拉杆（23）周向串联第一安装孔，下底与斜边的夹角处均具有第二安装孔，第二支撑拉杆（24）周向串联第二安装孔。
2.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，整流支板（21）在轴向方向上与轴向平，在径向方向上对心布置。
3.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，所述斜边为向排气管（4）壁面方向凹陷的曲面。
4.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，主机排气段（3）与排气管（4）的连接处具有后引射通道进气窗珊结构（11），前引射通道（1）的后端向后延伸并与后引射通道进气窗珊结构（11）的前端固定连接，后引射通道进气窗珊结构（11）的前端与主机排气段（3）的后端的间隙形成前引射通道出口（8）；后引射通道进气窗珊结构（11）的后端具有周向的排列的进气窗珊，排气管（4）的前端固定连接于进气窗珊的后边，后引射通道（2）的前端固定连接于进气窗珊的前边，所述进气窗珊形成后引射通道出口（9）。
5.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，前引射通道（1）的后端面向后延伸，与主机排气段（3）的后端面具有轴向距离，该距离形成前引射通道出口（8）；后引射通道（2）的前端面向前延伸，与排气管（4）的前端面具有轴向距离，该距离形成后引射通道出口（9），前引射通道（1）的后端与后引射通道（2）的前端固定连接。
6.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，外表面包覆层（6）与内表面包覆层（5）均包括多个预制的热防护模块，多个热防护模块依次连接。
7.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，后引射通道出口（9）的面积大于前引射通道出口（8）的面积。
8.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，主机排气段（3）呈收敛状，排气管（4）呈扩张状。
9.如权利要求1所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，所述前环腔呈收敛状，所述后环腔呈扩张状。
10.如权利要求4所述的排气装置的整流支板结构，其特征在于，后引射通道进气窗珊结构（11）由前引射通道（1）的后端沿轴向延伸形成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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