CN114991990A - 一种核心机排气喉道面积调节装置 - Google Patents
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Abstract
本申请属于航空发动机和燃气轮机的设计领域，为一种核心机排气喉道面积调节装置，包括动力装置、第一传动机构、第二传动机构和调节锥,在进行排气喉道面积的调节时，动力装置工作，将动力依次传递至第一传动机构、第二传动机构，第二传动机构带动调节锥沿着内机匣的轴线方向移动，并根据需求，确定调节锥向靠近内机匣或远离内机匣的方向移动，然后根据需要确定调节锥需要移动的距离，不需要人工操作，只需要动力装置提供动力即可，实现了对排气喉道面积的在线自动调节，增大了核心机试验效率；可实现一定范围内任意核心机排气喉道面积的调节，调节范围更大、调节能力更高，更容易实现更多喉道面积调节的需要，所需成本低。
Description
技术领域
本申请属于航空发动机和燃气轮机的设计领域，特别涉及一种核心机排气喉道面积调节装置。
背景技术
核心机是为了缩短航空发动机新机研制周期而先期验证的航空发动机的核心部件。为了构建核心机运行环境，需要核心机具备排气装置，并通过变更排气装置的第一喉道面积对不同排气面积下的核心机工作线进行探索，从而摸清核心机的工作特性。
如图1所示，在现有的核心机排气第一喉道面积调节方法中，排气装置的调节段3与内机匣2之间形成第一喉道1，通过更换不同组别的调节段3实现第一喉道1的面积调节的技术手段，意味着每个第一喉道面积的需求都需要设计并加工一个调节段3，每次调节都需要对调节段3进行额外的拆、装工作。
即通过更换不同组别的调节段实现喉道的面积调节的技术方案，其缺点如下：
1)从技术方面，只能调节至若干有限个不同的喉道面积，调节能力有限，导致核心机试验范围受限；
2)在成本方面，如果想增加可试验的喉道面积，需要增加的调节段组别就越多，需要的成本就越多；
3)从效率方面，每调整一次喉道面积，就需要对调整段进行分解和安装，效率很低。
因此，如何快捷高效地实现核心机喉道面积的调节是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种核心机排气喉道面积调节装置，以解决现有技术中核心机的喉道调节范围有限、成本高、效率低的问题。
本申请的技术方案是：一种核心机排气喉道面积调节装置，与外机匣和内机匣相连，所述外机匣靠近燃气出口处的一端同轴设有外壁板，包括动力装置、第一传动机构、第二传动机构和调节锥，所述动力装置和第一传动机构设于外壁板上，所述动力装置能够将动力传递至第一传动机构；所述第二传动机构设于内机匣内侧，所述第一传动机构穿过外机匣、内机匣后与第二传动机构相连，所述第一传动机构能够将动力传递至第二传动机构；所述调节锥同轴设于外壁板内侧，所述调节锥为圆锥结构并且调节锥设于内机匣的一端，所述调节锥与外壁板的外端部开口处形成第二喉道，所述第二传动机构能够带动调节锥沿着内机匣的轴线方向移动，所述调节锥在不同位置处于外壁板之间形成的第二喉道的排气喉道面积不同。
优选地，所述第一传动机构包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和传动杆，所述第一锥齿轮与动力装置相连，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮相互啮合，所述传动杆沿外机匣的径向设置，所述传动杆一端与第二锥齿轮相连，另一端与第二传动机构相连。
优选地，所述第一传动机构包括蜗轮、蜗杆和传动杆，所述蜗杆与动力装置相连，所述蜗轮与蜗杆相互啮合，所述传动杆沿外机匣的径向设置，所述传动杆一端与蜗轮相连，另一端与第二传动机构相连。
优选地，所述外机匣与内机匣之间设有环形支板，所述环形支板与外机匣和内机匣密封连接，所述外机匣和内机匣对应环形支板的位置处均开设有开口，所述传动杆穿过开口和环形支板与第二传动机构相连。
优选地，所述第二传动机构包括第一齿轮和齿条，所述第一齿轮与第一传动机构相连，所述齿条沿着内机匣的轴向设置并且齿条与第一齿轮相互啮合，所述第一齿轮转动时带动齿条沿内机匣的轴向移动。
优选地，所述动力装置为伺服电机、作动器或与核心机附件机匣相连的传动杆。
优选地，所述调节锥靠近内机匣的一侧设有滑动筒，所述滑动筒伸入至内机匣内并且滑动筒与内机匣的内壁滑动配合。
优选地，所述调节锥靠近内机匣一侧的外壁面沿内机匣轴线方向形成外凸的光滑圆弧面。
本申请的一种核心机排气喉道面积调节装置，包括动力装置、第一传动机构、第二传动机构和调节锥,在进行排气喉道面积的调节时，动力装置工作，将动力依次传递至第一传动机构、第二传动机构，第二传动机构带动调节锥沿着内机匣的轴线方向移动，并根据需求，确定调节锥向靠近内机匣或远离内机匣的方向移动，然后根据需要确定调节锥需要移动的距离，不需要人工操作，只需要动力装置提供动力即可，实现了对排气喉道面积的在线自动调节，增大了核心机试验效率。
同时相比于现有技术的每更换一个调节段硬件实现一个喉道面积调节的方式，本发明可实现一定范围内任意核心机排气喉道面积的调节，调节范围更大、调节能力更高，更容易实现更多喉道面积调节的需要；同时不要增加调节段来提高喉道面积，不需要额外增加零件即可完成所有的排气喉道面积的调节，所需成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为背景技术结构示意图；
图2为本申请整体结构示意图。
1、第一喉道；2、内机匣；3、调节段；4、外机匣；5、动力装置；6、传动杆；7、环形支板；8、调节锥；9、外壁板；10、第二喉道；11、第一传动机构；12、第二传动机构；13、第一锥齿轮；14、第二锥齿轮；15、第一齿轮；16、齿条；17、滑动筒。
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例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种核心机排气喉道面积调节装置，如图2所示，与内机匣2和外机匣4相连，内机匣2与外机匣4同轴设置，内机匣2和外机匣4的轴线与核心机的轴线共线，内机匣2和外机匣4之间形成环形的供燃气流通的燃气通道，外机匣4靠近燃气出口处的一端同轴设有外壁板9，外壁板9为一端开口的圆锥形结构，燃气经过燃气通道后从外壁板9的开口处流出。
包括动力装置5、第一传动机构11、第二传动机构12和调节锥8，动力装置5和第一传动机构11设于外壁板9上，动力装置5能够将动力传递至第一传动机构11；第二传动机构12设于内机匣2内侧，第一传动机构11穿过外机匣4、内机匣2后与第二传动机构12相连，第一传动机构11能够将动力传递至第二传动机构12。
减少外壁板9一侧内机匣2的长度，用于设置调节锥8，调节锥8同轴设于外壁板9内侧，调节锥8为圆锥结构并且调节锥8设于内机匣2的一端，调节锥8与外壁板9的外端部开口处形成第二喉道10，第二传动机构12能够带动调节锥8沿着内机匣2的轴线方向移动，调节锥8在不同位置处于外壁板9之间形成的第二喉道10的排气喉道面积不同。
在进行排气喉道面积的调节时，动力装置5工作，将动力依次传递至第一传动机构11、第二传动机构12，第二传动机构12带动调节锥8沿着内机匣2的轴线方向移动，并根据需求，确定调节锥8向靠近内机匣2或远离内机匣2的方向移动，当调节锥8向靠近内机匣2的方向移动时，第二喉道10面积增大；当调节锥8向远离内机匣2的方向移动时，第二喉道10面积减小，然后根据需要确定调节锥8需要移动的距离，不需要人工操作，只需要动力装置5提供动力即可，实现了对排气喉道面积的在线自动调节，增大了核心机试验效率。
同时相比于现有技术的每更换一个调节段3硬件实现一个喉道面积调节的方式，本发明可实现一定范围内任意核心机排气喉道面积的调节，调节范围更大、调节能力更高，更容易实现更多喉道面积调节的需要；同时不要增加调节段3来提高喉道面积，不需要额外增加零件即可完成所有的排气喉道面积的调节，所需成本低。
优选地，第一传动机构11包括第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和传动杆6，第一锥齿轮13与动力装置5相连，第二锥齿轮14与第一锥齿轮13相互啮合，传动杆6沿外机匣4的径向设置，传动杆6一端与第二锥齿轮14相连，另一端与第二传动机构12相连。动力装置5的力的传递方向与第一传动机构11的力的传递方向相互垂直，通过采用两组锥齿轮，能够有效地在力的传递方向转换后，将力传递至第二传动机构12内。
当然不限于上述传递方式，还可以采用蜗轮蜗轮的传递方式，具体包括蜗轮、蜗杆和传动杆6，蜗杆与动力装置5相连，蜗轮与蜗杆相互啮合，传动杆6沿外机匣4的径向设置，传动杆6一端与蜗轮相连，另一端与第二传动机构12相连。通过蜗轮蜗杆的方式同样能够将力传递至第二传动机构12内，当然不限于上述两种方式，能够实现本申请中的力的传递需求的常规机构均在本申请的保护范围内。
为了防止受到干扰，在第一传动机构11还包括设于第一锥齿轮13和第二锥齿轮14、或蜗轮蜗杆外侧的第一外壳，第一外壳连接在外机匣4上对第一传动机构11进行保护，保证第一传动机构11工作稳定。
优选地，由于传动杆6要穿过燃气通道后才能够将动力传递值第二传动机构12，因此为了放置传动杆6受到燃气的影响，在外机匣4与内机匣2之间设置环形支板7，环形支板7与外机匣4和内机匣2密封连接，外机匣4和内机匣2对应环形支板7的位置处均开设有开口，传动杆6穿过开口和环形支板7与第二传动机构12相连。这样传动杆6在与燃气气流不接触的情况下实现力的有效传递，为了减少环形支板7对燃气流动的影响，环形支板7的横截面可以采用圆形、椭圆形等结构，这样燃气气流在环形支板7处仍能够流动顺畅。
优选地，第二传动机构12包括第一齿轮15和齿条16，第一齿轮15与传动杆6相连，齿条16沿着内机匣2的轴向设置并且齿条16与第一齿轮15相互啮合，第一齿轮15转动时带动齿条16沿内机匣2的轴向移动。调节锥8工作时，通过传动杆6将动力传递至第一齿轮15，第一齿轮15转动带动齿条16沿着内机匣2的轴向方向移动，从而带动调节锥8进行排气喉道面积的调节。
为了对第二传动机构12进行有效地导向，第二传动机构12还包括设于第一齿轮15外侧的第二外壳，第二外壳与内机匣2相连，在第二外壳上开设开口，齿条16穿过第二外壳上的开口与调节锥8相连，能够防止齿条16发生偏斜。
优选地，动力装置5为伺服电机、作动器或与核心机附件机匣相连的传动杆6，当然不限于这三种动力，任何能够实现第一传动机构11工作的常规动力均在本申请的保护范围内。
优选地，为了放置调节锥8发生偏斜，调节锥8靠近内机匣2的一侧设有滑动筒17，滑动筒17的横截面与内机匣2的横截面相同，滑动筒17伸入至内机匣2内并且滑动筒17与内机匣2的内壁滑动配合。调节锥8在移动时，内机匣2通过与滑动筒17滑动配合对调节锥8起到有效地保护作用，保证调节锥8沿着指定的路线移动。当然导向结构不限于滑动筒17，还可以采用多组与内机匣2的内壁相贴的滑动杆等来实现对调节锥8的导向。
优选地，调节锥8的部分结构直径大于内机匣2的直径，为了减少调节锥8对燃气气流的影响，在调节锥8靠近内机匣2一侧的外壁面沿内机匣2轴线方向形成外凸的光滑圆弧面，这种流线型的结构能够保证燃气在经过调节锥8时能够顺利地通过调节锥8的外表面继续向外流动，保证燃气气流流动的效率。
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)
1.一种核心机排气喉道面积调节装置，与外机匣(4)和内机匣(2)相连，所述外机匣(4)靠近燃气出口处的一端同轴设有外壁板(9)，其特征在于：包括动力装置(5)、第一传动机构(11)、第二传动机构(12)和调节锥(8)，所述动力装置(5)和第一传动机构(11)设于外壁板(9)上，所述动力装置(5)能够将动力传递至第一传动机构(11)；所述第二传动机构(12)设于内机匣(2)内侧，所述第一传动机构(11)穿过外机匣(4)、内机匣(2)后与第二传动机构(12)相连，所述第一传动机构(11)能够将动力传递至第二传动机构(12)；所述调节锥(8)同轴设于外壁板(9)内侧，所述调节锥(8)为圆锥结构并且调节锥(8)设于内机匣(2)的一端，所述调节锥(8)与外壁板(9)的外端部开口处形成第二喉道(10)，所述第二传动机构(12)能够带动调节锥(8)沿着内机匣(2)的轴线方向移动，所述调节锥(8)在不同位置处于外壁板(9)之间形成的第二喉道(10)的排气喉道面积不同。
2.如权利要求1所述的核心机排气喉道面积调节装置，其特征在于：所述第一传动机构(11)包括第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)和传动杆(6)，所述第一锥齿轮(13)与动力装置(5)相连，所述第二锥齿轮(14)与第一锥齿轮(13)相互啮合，所述传动杆(6)沿外机匣(4)的径向设置，所述传动杆(6)一端与第二锥齿轮(14)相连，另一端与第二传动机构(12)相连。
3.如权利要求1所述的核心机排气喉道面积调节装置，其特征在于：所述第一传动机构(11)包括蜗轮、蜗杆和传动杆(6)，所述蜗杆与动力装置(5)相连，所述蜗轮与蜗杆相互啮合，所述传动杆(6)沿外机匣(4)的径向设置，所述传动杆(6)一端与蜗轮相连，另一端与第二传动机构(12)相连。
4.如权利要求2-3任一所述的核心机排气喉道面积调节装置，其特征在于：所述外机匣(4)与内机匣(2)之间设有环形支板(7)，所述环形支板(7)与外机匣(4)和内机匣(2)密封连接，所述外机匣(4)和内机匣(2)对应环形支板(7)的位置处均开设有开口，所述传动杆(6)穿过开口和环形支板(7)与第二传动机构(12)相连。
5.如权利要求1所述的核心机排气喉道面积调节装置，其特征在于：所述第二传动机构(12)包括第一齿轮(15)和齿条(16)，所述第一齿轮(15)与第一传动机构(11)相连，所述齿条(16)沿着内机匣(2)的轴向设置并且齿条(16)与第一齿轮(15)相互啮合，所述第一齿轮(15)转动时带动齿条(16)沿内机匣(2)的轴向移动。
6.如权利要求1所述的核心机排气喉道面积调节装置，其特征在于：所述动力装置(5)为伺服电机、作动器或与核心机附件机匣相连的传动杆(6)。
7.如权利要求1所述的核心机排气喉道面积调节装置，其特征在于：所述调节锥(8)靠近内机匣(2)的一侧设有滑动筒(17)，所述滑动筒(17)伸入至内机匣(2)内并且滑动筒(17)与内机匣(2)的内壁滑动配合。
8.如权利要求1所述的核心机排气喉道面积调节装置，其特征在于：所述调节锥(8)靠近内机匣(2)一侧的外壁面沿内机匣(2)轴线方向形成外凸的光滑圆弧面。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210580900.2A CN114991990A (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种核心机排气喉道面积调节装置 |
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| CN202210580900.2A CN114991990A (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种核心机排气喉道面积调节装置 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| CN202210580900.2A Pending CN114991990A (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种核心机排气喉道面积调节装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN114991990A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115031919A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-09-09 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种连续式风洞二喉道 |
-
2022
- 2022-05-25 CN CN202210580900.2A patent/CN114991990A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115031919A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-09-09 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种连续式风洞二喉道 |
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