CN114856857B - 多通道的集成式圆转方机匣 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多通道的集成式圆转方机匣,包括:主流通道;二外涵气流通道,设置在主流通道的外周;三外涵气流通道,设置在二外涵气流通道的外周,三外涵气流通道的出口端设置有楔形加强板,楔形加强板的尖端朝向三外涵气流通道的入口方向。设置楔形加强板,可以通过楔形加强板的斜面进行导流,从而能够达到降低气动损失,提高结构强度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域,具体涉及一种多通道的集成式圆转方机匣。
背景技术
与传统涡扇发动机相比,下一代发动机将借助外涵气流,提高推进效率和燃油经济性,或者作为冷却气流用于燃油冷却或飞机系统的散热。二元矢量喷管除具备常规轴对称矢量喷管的矢量偏转机动性能外,还具有良好的隐身性能和利于与后机身一体化设计等优点。在下一代发动机的二元矢量喷管设计中,多通道圆转方机匣的设计是二元矢量喷管设计的重点及难点。
首先,圆转方外涵道的设计需满足宽流量、宽压比范围下的流通能力要求,同时需有效降低各个工况下外涵气流在通道内的流动损失;其次,与常规的二元矢量喷管圆转方相比,带外涵的圆转方外廓尺寸增幅较大,需要限制其重量指标、提高结构强度效率,解决严苛的强度、刚度问题;最后,增加了外涵道后,还需尽可能降低加工难度,解决与相邻零、部件装配性的难题。
发明内容
有鉴于此,本说明书实施例提供一种多通道的集成式圆转方机匣,以达到降低气动损失,提高结构强度的目的。
本说明书实施例提供以下技术方案:一种多通道的集成式圆转方机匣,包括:主流通道;二外涵气流通道,设置在主流通道的外周;三外涵气流通道,设置在二外涵气流通道的外周,三外涵气流通道的出口端设置有楔形加强板,楔形加强板的尖端朝向三外涵气流通道的入口方向。
进一步地,三外涵气流通道的出口端设置有第一集气盒、第二集气盒和多个燕尾板,第一集气盒和第二集气盒沿径向间隔设置,多个燕尾板沿第一集气盒长度方向间隔设置在第一集气盒的上侧。
进一步地,相邻两个燕尾板之间形成矩形状的三外涵气流出口。
进一步地,位于两端部的燕尾板的外侧设置有梯形状的三外涵气流出口。
进一步地,楔形加强板具有导流面,导流面与水平面之间夹角范围是90°至145°之间。
进一步地,三外涵气流通道为两个,两个三外涵气流通道结构相同且对称设置在二外涵气流通道外侧的上方和下方。
进一步地,三外涵气流通道进口端的一端与集成式圆转方机匣的轴线之间连线为第一连线,三外涵气流通道的进口端的另一端与集成式圆转方机匣的轴线之间连线为第二连线,第一连线与第二连线之间的夹角为110°至120°。
进一步地,三外涵气流通道内沿周向设置有多个间隔分布的支撑板。
进一步地,在三外涵气流通道的两端部,圆转方机匣的外层机匣与二外涵气流通道的外机匣一体成型。
与现有技术相比,本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括:设置楔形加强板,可以通过楔形加强板的斜面进行导流,从而能够达到降低气动损失,提高结构强度的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,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申请的一些实施例,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是多通道的集成式圆转方机匣与相邻部件装配示意图;
图2是三外涵通道内支撑板与外层机匣连接关系示意图;
图3是三外涵出口端楔形加强板与二外涵集气盒上燕尾形筋的剖视图;
图4是多通道的集成式圆转方机匣的侧视图;
图5是多通道的集成式圆转方机匣出口侧的向视图;
图6是三外涵通道内顺气流方向的楔形加强板的结构示意图;
图7是三外涵通道内导流示意图。
图中附图标记:1、圆转方外层机匣;2、外涵通道分隔板;3、圆转方隔热屏;4、加力筒体三外涵机匣;5、加力筒体二外涵机匣;51、导流板;6、加力筒体隔热屏;7、外涵出流口;8、收敛段耳座;9、第一集气盒;10、肋板;91、燕尾板;11、楔形加强板;12、圆转方左右侧壁;14、圆转方环形筋;15、圆转方纵向筋;16、夹角;21、支撑板。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图7所示,本发明实施例提供了一种多通道的集成式圆转方机匣,包括:主流通道、二外涵气流通道和二外涵气流通道。二外涵气流通道设置在主流通道的外周;三外涵气流通道设置在二外涵气流通道的外周,三外涵气流通道的出口端设置有楔形加强板11,楔形加强板11的尖端朝向三外涵气流通道的入口方向。
设置楔形加强板11,可以通过楔形加强板11的斜面进行导流,从而能够达到降低气动损失,提高结构强度的目的。
需要说明的是,多通道的集成式圆转方机匣还包括圆转方外层机匣1、外涵通道分隔板2、外涵出流口7、收敛段耳座8、圆转方左右侧壁12、圆转方环形筋14、圆转方纵向筋15等;与多通道的集成式圆转方机匣密切相关的相邻构件主要有:圆转方隔热屏3、加力筒体三外涵机匣4和加力筒体二外涵机匣5和第一集气盒9等。
其中,圆转方外层机匣1在正上1/4与正下1/4区域内侧设计了外涵通道分隔板2,并且外涵通道分隔板2与圆转方外层机匣1为集成一体设计,二者之间的通道构成了圆转方内部的外涵气流通道,从周向上看,圆转方左右侧壁12区域阻断了外涵气流的流通,此处为了减小机匣外廓及减轻重量,在外涵通道分隔板2末端处圆转方外层机匣1向内侧平滑收敛见附图4,收敛后的圆转方左右侧壁12作为外涵气流的外壁面。
作为高温高压主流壁面的圆转方隔热屏3在周向上采用了分区分块的设计,其在周向可分多块设计,块与块之间不限于采用金属弹性密封或其他密封方式;圆转方隔热屏3的子块在圆周截面正上1/4与正下1/4区域与三外涵通道分隔板2连接,其余子块与圆转方左右侧壁12连接,圆转方隔热屏不限于采用带托板螺母的弓形架或带内螺纹的吊耳等连接方式;外涵通道分隔板2与圆转方外层机匣1之间设计有多处支撑板(中空圆柱形)21,这些支撑板可在圆转方机匣整体铸造或打印时提供工艺支撑减小毛坯变形,同时圆转方隔热屏安装螺钉能够从圆转方外层机匣1外部穿入支撑板21内部,并向下与圆转方隔热屏连接结构前述带托板螺母的弓形架或带内螺纹的吊耳等连接结构进行螺纹紧固装配。
三外涵气流通道的出口端设置有第一集气盒9、第二集气盒和多个燕尾板91,第一集气盒9和第二集气盒沿径向间隔设置,多个燕尾板91沿第一集气盒9长度方向间隔设置在第一集气盒9的上侧。
由于外涵气流具有宽流量、宽压比范围的特点,流道结构的设计需重点考虑流动损失问题,例如在圆周方向上,外涵气流只进入圆转方机匣的正上1/4与正下1/4区域,圆转方左右侧壁阻断了该截面进口处外涵气流的流通,这种阻断会带来外涵气流的较大流动损失。为解决此问题,本发明中在外涵气流来流方向,即在加力筒体三外涵机匣4与加力筒体二外涵机匣5之间的通道内,设计了对称4处从中面起始斜向上/斜向下沿螺旋线扫掠生成“Z形”导流板51,将来源于发动机的外涵气流引导至圆转方机匣进口截面正上1/4与正下1/4处的外涵通道内,降低了圆转方左右侧壁对外涵气流阻断效应带来的流动损失。
圆转方出口截面上沿宽度方向上下各开设6处外涵出流口7,两出流口之间的肋板10下部对应的设计了收敛段耳座8,收敛段耳座8承担了喷管收敛段较大的载荷,因此在肋板10背部设计了延伸至圆转方外层机匣1壁面且截面为三角形的楔形加强板11,楔形加强板11可将收敛段耳座8承受的载荷转移至承载性更优的圆转方外层机匣1;此外由于位于外涵通道内的特征结构会对外涵气流的流动带来气动损失,为将这种损失降至最小,楔形加强板11在外涵气流迎风面区域的结构设计为接近尖边,沿流道至外涵出流口7处又渐变为宽边,在提高承载效率的同时又有效降低了外涵的气动损失。
相邻两个燕尾板91之间形成矩形状的三外涵气流出口。位于两端部的燕尾板91的外侧设置有梯形状的三外涵气流出口。楔形加强板11具有导流面,导流面与水平面之间夹角范围是90°至145°之间。燕尾板91能够对外涵气流进行引导,从而能够进一步降低流动损失。
本发明实施例中,三外涵气流通道为两个,两个三外涵气流通道结构相同且对称设置在二外涵气流通道外侧的上方和下方。三外涵气流通道进口端的一端与集成式圆转方机匣的轴线之间连线为第一连线,三外涵气流通道的进口端的另一端与集成式圆转方机匣的轴线之间连线为第二连线,第一连线与第二连线之间的夹角16的大小为110°至120°。
优选地,圆转方外层机匣1外表面的圆转方环形筋14采用了“前矮后高”的渐变式结构布局,同时分布于圆转方环形筋14之间的圆转方纵向筋15同样采用了“前矮后高”的结构布局形式;采用该渐变式的加强筋结构形式能够明显提高结构强度效率,在满足圆转方严苛的强度、刚度要求的前提下,尽可能降低了重量。
本发明实施例具有如下有益效果:
(1)实现多股气流在同一圆转方段内同步流通的功能,避免了分开排气,提高了发动机推进效率;
(2)针对对具有宽流量、宽压比范围特点的外涵气流,在外涵通道的设计上通过采用前端圆环形筒体区域“Z形导流”、出流区域“燕尾形导流”组合的方式,有效降低了外涵气流的流动损失;
(3)对圆转方外层机匣表面的加强筋进行形貌优化,显著提高结构强度效率,解决严苛的强度、刚度问题的同时,大幅降低了重量。
以上所述,仅为本发明的具体实施例,不能以其限定发明实施的范围,所以其等同组件的置换,或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰,都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外,本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (8)
1.一种多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,包括:
主流通道;
二外涵气流通道,设置在所述主流通道的外周;
三外涵气流通道,设置在所述二外涵气流通道的外周,所述三外涵气流通道的出口端设置有楔形加强板(11),楔形加强板(11)的尖端朝向三外涵气流通道的入口方向;
所述三外涵气流通道的出口端设置有第一集气盒(9)、第二集气盒和多个燕尾板(91),第一集气盒(9)和第二集气盒沿径向间隔设置,多个燕尾板(91)沿第一集气盒(9)长度方向间隔设置在第一集气盒(9)的上侧。
2.根据权利要求1所述的多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,相邻两个燕尾板(91)之间形成矩形状的三外涵气流出口。
3.根据权利要求2所述的多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,位于两端部的燕尾板(91)的外侧设置有梯形状的三外涵气流出口。
4.根据权利要求1所述的多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,楔形加强板(11)具有导流面,所述导流面与水平面之间夹角范围是90°至145°之间。
5.根据权利要求1所述的多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,三外涵气流通道为两个,两个三外涵气流通道结构相同且对称设置在二外涵气流通道外侧的上方和下方。
6.根据权利要求5所述的多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,三外涵气流通道进口端的一端与集成式圆转方机匣的轴线之间连线为第一连线,三外涵气流通道的进口端的另一端与集成式圆转方机匣的轴线之间连线为第二连线,第一连线与第二连线之间的夹角为110°至120°。
7.根据权利要求1所述的多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,三外涵气流通道内沿周向设置有多个间隔分布的支撑板(21)。
8.根据权利要求1所述的多通道的集成式圆转方机匣,其特征在于,在三外涵气流通道的两端部,所述圆转方机匣的外层机匣与二外涵气流通道的外机匣一体成型。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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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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