CN114776466B - 一种复合材料外调节片结构 - Google Patents
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Abstract
一种复合材料外调节片结构，主要包括多层，包括：位于外表层的底板，底板的材料为融入吸波隐身材料的树脂基复合材料，外表面涂敷改变外观颜色的保护树脂；位于内表层的支撑板，支撑板为金属板材；外表层与内表层之间填充隔热棉；其后端通过包覆金属的尾板保护底板，本结构重量小，高隐身，并同时具有金属与复材的优点。
Description
技术领域
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种复合材料外调节片结构。
背景技术
军用航空发动机喷管的外调节片作为一个外露在机尾罩外的一个重要遮挡构件，是飞机和发动机的重要组成部分，在一定程度起着对外部气流整流的作用，减小后体阻力，同时遮挡内部构件，降低红外和雷达隐身信号，提高隐身性能。
目前国内常用的轴对称喷管外调节片均为金属材料，外部型面呈规则圆弧形且单侧存在较窄搭接面，在大部分工况下，外调节片侧向开缝；外调节片隐身措施主要采用隐身涂层。
目前国内某些喷管外调节片虽采用树脂基复合材料，但由于树脂耐温能力的限制，树脂基复合材料外调节片末端存在超温后起层或掉块的问题，且树脂基复合材料还存在透红外波和与隐身涂层附着力差的问题。
目前国内常用的轴对称喷管外调节片具有以下缺点：
(1)底板的型面因为分为弧形收敛段，阶梯转接段以及搭接段，其与相邻的复合材料外调节片结构的支撑板，搭接外调节片侧向开缝：大部分使用工况下，外调节片侧向存在缝隙，不能有效遮挡内部构件，同时影响飞机后机身外流场；
(2)树脂基复合材料性能不足：树脂基复合材料外调节片存在透红外波且耐温性能不足；
(3)隐身涂层可靠性和增重：金属外调节片隐身涂层受各种因素的综合影响会出现脱落的情况，且涂敷面积较大，增重较多。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种复合材料外调节片结构，主要包括多层，包括：
位于外表层的底板，底板的材料为融入吸波隐身材料的树脂基复合材料，外表面涂敷改变外观颜色的保护树脂；
位于内表层的支撑板，支撑板为金属板材；
外表层与内表层之间填充隔热棉；
其中，底板的型面包括弧形收敛段，阶梯转接段以及搭接段，搭接段呈扇形，其与相邻的复合材料外调节片结构的支撑板搭接；弧形收敛段的厚度大于搭接段，两者通过阶梯转接段过度连接；
所述复合材料外调节片结构的尾端连接有尾板，尾板包括：与支撑板尾端表面贴合连接的后加强板，与底板尾端连接的转接板，其中转接板的表面与底板的表面平齐，后加强板具有后耳座。
优选的是，搭接段的表面具有防磨片，通过铆钉固定连接。
优选的是，底板尾端边缘处具有台阶型面，转接板的一部分置于所述台阶型面，另一部分向后端延伸。
优选的是，转接板的材料为耐高温材料，发动机尾部的高温气体在底板尾端回火时，有转接板事就不会损坏底板的材料。
优选的是，支撑板的前端表面具有前加强板，前加强板为变截面型面，前加强板具有前端固定所需的安装座，前加强板通过铆钉与外调节片底板、支撑板固定连接。
优选的是，支撑板表面具有加强凹槽。
优选的是，转接板与后加强板之间具有垫板，垫板用于填充转接板与后加强板之间的间隙。
优选的是，后加强板，转接板，垫板为一体成型。
优选的是，加强板与支撑板为一体成型，加强板的尾端弯折形成转接板。
优选的是，复合材料外调节片结构的前端由前端截面绕前端截面的中线回转而成。
本申请的优点包括：
(1)将底板的型面分为弧形收敛段，阶梯转接段以及搭接段，其与相邻的复合材料外调节片结构的支撑板搭接，这样喷管正常机械面积调节范围内工作时，外调节片侧向全封闭，有效遮挡内部构件，改善飞机后机身外流场；
(2)树脂基复合材料外调节片基体内侧设计金属支撑板，二者之间增加隔热棉，后端设计金属尾板，提升构件结构强度，阻隔红外透波，提升耐温能力；
(3)考虑采用融入吸波隐身材料的树脂基复合材料，解决涂层脱落的后顾之忧，减轻外调节片组件重量，提高吸波性能。
附图说明
图1是复合材料外调节片结构与喷管安装示意图；
图2是复合材料外调节片结构内侧示意图；
图3是复合材料外调节片结构立体图；
图4是复合材料外调节片结构主视图；
图5是复合材料外调节片结构D-D方向的剖视图；
图6是图5在E处的局部放大图；
图7是图5在F处的局部放大图；
其中，1-底板，2-支撑板，3-前加强板，4-尾板，5-防磨片，6-调节环，7-收敛密封片，8-收敛调节片，9-扩张调节片，10-扩张密封片，11-前圆弧段，12-弧形收敛段，13-阶梯转接段，14-搭接段，41-加强板，42-后耳座，43-转接板，44-垫板。
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。
一种复合材料外调节片结构：主要由外调节片底板1、支撑板2、前加强板3、尾板4和防磨片5组成。外调节片底板1为融入吸波隐身材料的树脂基复合材料，外表面涂敷改变外观颜色的保护树脂，其按型面分为4部分，分别为前圆弧段11、弧形收敛段12、阶梯转接段13和搭接段14组成，圆弧段11由前端截面回转而成，弧形收敛段12、阶梯转接段13和搭接段14由前、后两个平行的截面曲线扫掠而成，后端锯齿修形；支撑板2为金属材料，外形为非规则形面，带加强凹槽，加强凹槽之外型面与外调节片内表面基本一致，支撑板2起加强和保护外调节片底板1作用，同时阻隔红外波；
前加强板3为金属材料，具有前端固定所需的安装座，为变截面型面，由与其固定贴合的支撑板2上所处位置型面确定；尾板4由后加强板41、后耳座42、转接板43和垫板44组成，均为金属材料，型面均为变截面，前后锯齿修形，与外调节片底板1末端对接，后耳座42与扩张调节片底板9滑动连接，转接板43可承受喷管出口位置高温燃气和热端零组件的热辐射，提高复合材料外调节片整体的承温能力，垫板44位于加强板41和转接板43之间，弥补转接板43与外调节片底板1外表面的高度差；防磨片5位于外调节片底板1的搭接段14外侧，通过铆钉固定连接，防止运动过程中复合材料基体的刮蹭，造成磨损。隔热棉位于外调节片底板1和支撑板2之间，起隔热的作用，降低外调节片底板1内侧工作环境温度。
在轴对称喷管上外调节片底板1位于最外侧；支撑板2位于外调节片底板1内侧，通过铆钉与外调节片底板1固定连接；隔热棉夹在外调节片底板1和支撑板2之间，起隔热的作用；前加强板3位于支撑板2内侧前端，通过铆钉与外调节片底板1、支撑板2固定连接，螺钉固定所用安装座穿过外调节片底板1、支撑板2基体；尾板4位于外调节片后端，其中后加强板41位于支撑板2内侧后端，通过铆钉与外调节片底板1、支撑板2固定连接，后耳座42位于后加强板41内侧，通过焊接固定，垫板44位于后加强板41和转接板43之间，通过焊接固定在后加强板41上，转接板43位于垫板44外侧，前端与外调节片底板1后端相接，后端锯齿修形，通过焊接固定在垫板44上。防磨片5位于外调节片底板1搭接段14外侧，通过铆钉固定连接。
后加强板41、转接板43和垫板44也可通过其他加工工艺整体成型，然后与后耳座42焊接组成尾板4。
后加强板41、后耳座42、转接板43和垫板44也可通过其他加工工艺整体成型获得尾板4。
支撑板2与尾板4可通过其他加工工艺整体成型。
外调节片在喷管的最外侧，其内侧有收敛密封片7、收敛调节片8、扩张调节片9和扩张密封片10，其前面有连接调节环6。外调节片前端通过前加强板4铰接在调节环6上，后端通过后耳座42滑动铰接在扩张调节片9的滑槽上，外调节片与扩张调节片9一一对应，沿周向均匀布置，外调节片之间相互搭接，不同的喷管状态下，外调节片之间始终搭接无开缝。
当喷管喉道面积和出口面积调整时，调节环6、收敛调节片8和扩张调节片9运动，通过调节环6和后耳座42作用在外调节片上，外调节片通过前端铰链耳座的转动和后耳座42的滑动实现外调片向内或向外运动，满足外调节片的外部整流功能和隐身的功能。
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)
1.一种复合材料外调节片结构，其特征在于，包括：
位于外表层的底板（1），底板（1）的材料为融入吸波隐身材料的树脂基复合材料，外表面涂敷改变外观颜色的保护树脂；
位于内表层的支撑板（2），支撑板（2）为金属板材；
外表层与内表层之间填充隔热棉；
其中，底板（1）包括弧形收敛段（12），阶梯转接段（13）以及搭接段（14），搭接段（14）呈扇形，其与相邻的复合材料外调节片结构的支撑板（2）搭接；弧形收敛段（12）与搭接段（14）通过阶梯转接段（13）过渡连接；
所述复合材料外调节片结构的尾端连接有尾板（4），尾板（4）包括：与支撑板（2）尾端表面贴合连接的后加强板（41），与底板（1）尾端连接的转接板（43），其中转接板（43）的表面与底板（1）的表面平齐，后加强板（41）具有后耳座（42）。
2.如权利要求1所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，搭接段（14）的表面具有防磨片（5），通过铆钉固定连接。
3.如权利要求1所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，底板（1）尾端边缘处具有台阶型面，转接板（43）的一部分置于所述台阶型面，另一部分向后端延伸。
4.如权利要求1所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，转接板（43）的材料为耐高温材料。
5.如权利要求1所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，支撑板（2）的前端表面具有前加强板（3），前加强板（3）具有前端固定所需的安装座，前加强板（3）通过铆钉与外调节片底板（1）、支撑板（2）固定连接。
6.如权利要求1所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，支撑板（2）表面具有加强凹槽。
7.如权利要求3所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，转接板（43）与后加强板（41）之间具有垫板（44），垫板（44）用于填充转接板（43）与后加强板（41）之间的间隙。
8.如权利要求7所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，后加强板（41），转接板（43），垫板（44）一体成型。
9.如权利要求1所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，后加强板（41）与支撑板（2）一体成型，后加强板（41）的尾端弯折形成转接板（43）。
10.如权利要求1所述的复合材料外调节片结构，其特征在于，复合材料外调节片结构的前端由前端截面绕前端截面的中线回转而成。
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