CN114858461B - 一种内外涵分流独立式排气结构 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种内外涵分流独立式排气结构，呈环腔结构的收敛段，其与发动机排气口连接，收敛段具有外环腔与位于外环腔中心的内腔，外涵集气装置，与收敛段连接，外涵集气装置具有封闭集气腔与位于封闭集气腔中心的集气内腔，封闭集气腔与外环腔联通，集气内腔与内腔联通；发动机的外涵气流入所述外环腔与封闭集气腔，发动机的内涵气流入内腔与集气内腔，集气内腔沿气流方向逐渐收敛至封闭，集气内腔远离内涵气的一侧具有多个周向分布的引气管，外涵气通过引气管排出；内腔与集气内腔连接处具有环缝，部分外涵气通过环缝进入内腔；通过设计具有刚性的内外涵隔离环，实现航空发动机内外涵气流分流。

Description

一种内外涵分流独立式排气结构
技术领域
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种内外涵分流独立式排气结构。
背景技术
随着航空武器不断的发展，设计能力和制造水平的提高，航空发动机的高性能的需求也越来越迫切。对应地，需要有更好的测试手段，以测试航空发动机各部件的实际性能。为了高效测试航空发动机的实际性能，尽可能模拟发动机工作的恶劣环境，需要一种特殊的排气装置，要求这种排气装置可以实现将航空发动机的内涵、外涵分流并独立排气的功能。
航空发动机的外涵流道为大直径的环形区域，需要解决大直径外涵通道的均匀稳定排气问题；而高性能航空发动机的内涵气温度可达到950摄氏度以上，作为冷却气的外涵气流被分流，内涵冷却设计问题亟待解决。目前，尚无满足上述功能的排气系统。现有的排气装置为常规排气装置，将内外涵气流掺混后将混合气排出。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种内外涵分流独立式排气结构，所述结构主要是用于发动机试验，在一些试验环境中，需要单独测试外涵气体或者内涵气体，传统方式不具有这项功能，本申请包括：
呈环腔结构的收敛段，其与发动机排气口连接，收敛段具有外环腔与位于外环腔中心的内腔，
外涵集气装置，与收敛段连接，外涵集气装置具有封闭集气腔与位于封闭集气腔中心的集气内腔，封闭集气腔与外环腔联通，集气内腔与内腔联通；
发动机的外涵气流入所述外环腔与封闭集气腔，发动机的内涵气流入内腔与集气内腔，集气内腔沿气流方向逐渐收敛至封闭，集气内腔远离内涵气的一侧具有多个周向分布的引气管，外涵气通过引气管排出；内腔与集气内腔连接处具有环缝，部分外涵气通过环缝进入内腔，部分外涵气体起到冷却的作用。
优选的是，封闭集气腔与外环腔连接处具有整流格栅，用于将外涵气体整流，便于通过引气管排出。
优选的是，外环腔与内腔通过内外涵隔离环腔隔离，内外涵隔离环腔是由第一环壁与第二环壁间隙布置形成的环形腔，环形腔在收敛段能够隔绝开外涵与内涵，在试验中测量收敛段的气体数据时，减少两者气体的温差影响。
优选的是，外涵集气装置的末端连接有辅助安装筒体，辅助安装筒体的外表面安装有辅助安装节，辅助安装节用于与试验台架安装固定。
优选的是，环缝包括由内腔与集气内腔的半径差形成的平面环状缝隙，环缝间可以安装支板，用于固定集气内腔与内腔，同时还具有整流效果。
优选的是，辅助安装筒体的末端还安装有内涵出口，内涵出口沿气流方向收敛。优选的是，内涵出口的末端端口处焊接有加强环，用于保证内涵出口的气体出口面积维持在定值。
优选的是，收敛段的外壁面与外涵集气装置的外壁面为相同锥度的圆锥曲面。
优选的是，内腔的半径小于集气内腔的半径。
优选的是，引气管的轴线与外涵集气装置外壁面母线垂直
本申请的优点包括：
1)通过设计外涵集气装置和引气管，将航空发动机外涵气流收集并排出、实现均匀稳定排气；
2)通过设计具有刚性的内外涵隔离环，实现航空发动机内外涵气流分流；
3)通过设计内外涵隔离环与外涵集气装置的开缝，保证排气装置内涵部件冷却性能；
4)通过设计排气出口面积加强环，保证出口面积稳定、保证发动机主机状态稳定。
附图说明
图1是本申请一优选实施方式的内外涵分流独立式排气结构立体图
图2是本申请一优选实施方式收敛段(1)与外涵集气装置(2)剖视图
图3是本申请一优选实施方式辅助安装筒体(4)与内涵出口(5)立体图
其中，a-内腔，b-集气内腔，c-环缝，d-内外涵隔离环腔，A-外环腔，B-封闭集气腔，Y-发动机的内涵气，X-外涵气，1-收敛段1，2-外涵集气装置2，3-内外涵隔离环3，4-辅助安装筒体，5-内涵出口，21-整流格栅，22-锥段，23-平直段，24-引气管，25-后安装边，32-第一环壁，33-第二环壁，34-尾段，41-包括筒体，42-安装边，43-辅助安装节,51-安装边，52-收敛筒体，53-加强环。
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1～2所示，本申请包括呈环腔结构的收敛段1，收敛段1通过安装边将该排气装置与发动机主机相连，并将外涵气流整流压缩，收敛段1具有外环腔A与位于外环腔A中心的内腔a，
外涵集气装置2，与收敛段1连接，外涵集气装置2具有封闭集气腔B与位于封闭集气腔B中心的集气内腔b，封闭集气腔B与外环腔A联通，集气内腔b与内腔a联通；外涵集气装置2作为收集外涵气流并排出的部件，具体的是，外涵集气装置2包括整流格栅21、锥段22、平直段23、后安装边25、引气管24，整流格栅21具有将外涵气流整流和支撑的作用，整流格栅21、锥段22、平直段23组成封闭集气腔B，平直段23内侧形成集气内腔b，同时将空间设计后安装边25用于连接辅助安装筒体5，锥段22上均布引气管24，保证了外涵气流均匀、稳定地排出。
发动机的外涵气X流入所述外环腔A与封闭集气腔B，发动机的内涵气Y流入内腔a与集气内腔b，集气内腔b沿气流方向逐渐收敛至封闭，集气内腔b远离内涵气Y的一侧具有多个周向分布的引气管24，外涵气X通过引气管24排出；内腔a与集气内腔b连接处具有环缝c，部分外涵气X通过环缝c进入内腔b。
内外涵隔离环3作为隔离外涵气X和内涵气Y的部件，包括安装边31、第一环壁32、第二环壁33、尾段34，安装边31用于固定内外涵隔离环腔d，外环腔A与内腔a通过内外涵隔离环腔d隔离，第一环壁32、第二环壁33、尾段34组成的结构具有良好的刚性，可将内外涵隔离，并保证工作稳定，内外涵隔离环3与外涵集气装置2形成环缝c，环缝c可将部分外涵气体流入至内涵气流，用于冷却相关结构。
辅助安装筒体4作为内涵气流的流道件、实现排气装置与试验台架的固定的部件，包括筒体41、安装边42、辅助安装节43，筒体41作为内涵气流的流道，安装边42实现与前端后端部件的连接，辅助安装节43用于将排气装置固定在台架上，避免悬臂过长而提升装置稳定性。
内涵出口5作为将内涵气流排出、并维持发动机主机状态稳定的部件，包括安装边51、收敛筒体52、排气出口面积加强环53，安装边51实现与前端部件的连接，收敛筒体52将内涵气流加速，排气出口面积加强环53具有刚性，焊接在收敛筒体52的出口处，用于抵抗内涵气流的冲刷导致的变形，保证内涵排气出口面积维持在定值，进而使发动机主机状态维持稳定。
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)

1.一种内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，包括：
呈环腔结构的收敛段（1），其与发动机排气口连接，收敛段（1）具有外环腔（A）与位于外环腔（A）中心的内腔（a），
外涵集气装置（2），与收敛段（1）连接，外涵集气装置（2）具有封闭集气腔（B）与位于封闭集气腔（B）中心的集气内腔（b），封闭集气腔（B）与外环腔（A）联通，集气内腔（b）与内腔（a）联通；
发动机的外涵气（X）流入所述外环腔（A）与封闭集气腔（B），发动机的内涵气（Y）流入内腔（a）与集气内腔（b），集气内腔（b）沿气流方向逐渐收敛至封闭，集气内腔（b）远离内涵气（Y）的一侧具有多个周向分布的引气管（24），外涵气（X）通过引气管（24）排出；内腔（a）与集气内腔（b）连接处具有环缝（c），部分外涵气（X）通过环缝（c）进入内腔（b）；
外环腔（A）与内腔（a）通过内外涵隔离环腔（d）隔离，内外涵隔离环腔（d）是由第一环壁（32）与第二环壁（33）间隙布置形成的环形腔；
环缝（c）包括由内腔（a）与集气内腔（b）的半径差形成的平面环状缝隙。
2.如权利要求1所述的内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，封闭集气腔（B）与外环腔（A）连接处具有整流格栅（21）。
3.如权利要求1所述的内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，外涵集气装置（2）的末端连接有辅助安装筒体（4），辅助安装筒体（4）的外表面安装有辅助安装节（43），辅助安装节（43）用于与试验台架安装固定。
4.如权利要求3所述的内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，辅助安装筒体（4）的末端还安装有内涵出口（5），内涵出口（5）沿气流方向收敛。
5.如权利要求4所述的内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，
内涵出口（5）的末端端口处焊接有加强环（53），用于保证内涵出口（5）的气体出口面积维持在定值。
6.如权利要求1所述的内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，收敛段（1）的外壁面与外涵集气装置（2）的外壁面为相同锥度的圆锥曲面。
7.如权利要求1所述的内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，内腔（a）的半径小于集气内腔（b）的半径。
8.如权利要求1所述的内外涵分流独立式排气结构，其特征在于，引气管（24）的轴线与外涵集气装置（2）外壁面母线垂直。
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