CN115614176A - 基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，包括：喷管筒体圆转方段，设置有内腔；混合器，固定设置在内腔中，且混合器呈圆筒状结构，混合器的外壁与喷管筒体圆转方段的内壁之间形成环形空间；多组间隔设置的外涵吸波导流支板，设置在环形空间中，且每组外涵吸波导流支板的两端分别与混合器的外壁与喷管筒体圆转方段的内壁固定连接。通过设置外涵吸波导流支板可以有效抑制发动机外涵道雷达强散射源，从而达到提高隐身性能的目的。
Description
技术领域
本说明书涉及航空技术领域，具体涉及一种基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置。
背景技术
航空发动机是飞行器后向主要的红外辐射源与雷达散射源。航空发动机后向红外辐射信号主要由低压涡轮叶片、涡轮整流支板、中心锥等高温部件贡献；雷达散射信号主要由低压涡轮叶片、外涵道风扇叶片及其内部尺寸较小构件之间的谐振效应产生。大涵道比涡扇发动机较其他发动机外涵尺寸大，由外涵道风扇叶片产生的雷达散射信号较强，属于双腔体强散射结构；且其与其他发动机类似，具备腔体内部高温强辐射特征。因此，大涵道比涡扇发动机后向隐身设计思路与其他发动机有较大差异，需在常规发动机以内涵为隐身设计重点的基础上，兼顾开展外涵隐身设计及其结构融合设计。
针对涡扇发动机后向红外与雷达隐身设计，通常采用隐身材料与隐身结构等措施。
隐身材料可有效抑制发动机腔体内主要的雷达散射源与红外辐射源特征信号。隐身结构主要分为流道抑制结构与发动机内部隐身装置。流道抑制结构主要包括S弯喷管及二元喷管等。S弯喷管对于发动机腔体内雷达散射与红外辐射具有显著的抑制效果，但S弯喷管需较大的偏心距才能实现有效遮挡，导致其流道长、增重大；二元喷管流道设计简单，长度与增重较小，但雷达与红外隐身收益有限。发动机内部隐身装置包括吸波导流体与遮挡式一体化加力燃烧室等结构，应用案例包括美国F/A-18E/F及X-32飞机前向进气道内应用吸波导流体以及F-119发动机采用一体化加力燃烧室等，其隐身收益显著，但针对小涵道比涡扇发动机后向内涵隐身或发动机前向隐身，技术难度大，研制周期漫长。
大涵道比涡扇发动机一般受到安装空间等条件限制，须在有限的空间尺寸内实现较高的隐身性能。由于S弯喷管需较大的偏心距才能实现有效遮挡，无法满足大涵道比涡扇发动机的使用要求；二元喷管扁平的出口虽然有利于发动机红外隐身，但也导致大涵道比涡扇发动机外涵风扇叶片暴露，不利于雷达特征信号高效抑制。发动机内部隐身装置主要重点提升中小涵道比发动机内涵隐身性能，不适用于具备双腔体强散射结构与内部高温强辐射特征的大涵道比涡扇发动机雷达与红外隐身能力提升。
发明内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，以达到提高隐身能力的目的。
本发明提供了一种基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，包括：喷管筒体圆转方段，设置有内腔；混合器，固定设置在内腔中，且混合器呈圆筒状结构，混合器的外壁与喷管筒体圆转方段的内壁之间形成环形空间；多组间隔设置的外涵吸波导流支板，设置在环形空间中，且每组外涵吸波导流支板的两端分别与混合器的外壁与喷管筒体圆转方段的内壁固定连接。
进一步地，每组外涵吸波导流支板均包括两片平行间隔设置的第一支板，两片第一支板之间的空间与混合器内侧连通。
进一步地，还包括：中心锥，同轴设置在混合器内侧；多组内涵遮挡支板，每组内涵遮挡支板的两端分别与中心锥的外壁与混合器的内壁固定连接，且多组内涵遮挡支板与多组间隔设置的外涵吸波导流支板一一对应。
进一步地，每组内涵遮挡支板均包括两片平行间隔设置的第二支板，且每组内涵遮挡支板的前端为封闭端。
进一步地，每组内涵遮挡支板的两片平行间隔设置的第二支板之间形成容纳空间，容纳空间内间隔设置有多片导流支板，多片导流支板的分布方向与内涵遮挡支板的径向方向相同。
进一步地，中心锥的尖端的壁面上设置有多个间隔分布的气膜孔。
进一步地，基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置还包括喷管出口段，设置在喷管筒体圆转方段的后端。
进一步地，基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置还包括外涵机匣，设置在喷管筒体圆转方段的前端。
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：通过设置外涵吸波导流支板可以有效抑制发动机外涵道雷达强散射源，从而达到提高隐身性能的目的。
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是本发明实施例的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的半剖结构示意图；
图3是本发明实施例的主视结构示意图；
图4是本发明实施例中内涵遮挡支板与外涵吸波导流支板的安装结构示意图；
图5是本发明实施例的冷却气体流路示意图。
图中附图标记：1、混合器；2、中心锥；3、喷管出口段；4、喷管筒体圆转方段；5、内涵遮挡支板；6、导流支板；7、外涵吸波导流支板；8、外涵机匣。
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。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。
如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，包括喷管筒体圆转方段4、混合器和多组间隔设置的外涵吸波导流支板7。喷管筒体圆转方段4设置有内腔；混合器固定设置在内腔中，且混合器呈圆筒状结构，混合器的外壁与喷管筒体圆转方段4的内壁之间形成环形空间；多组间隔设置的外涵吸波导流支板7设置在环形空间中，且每组外涵吸波导流支板7的两端分别与混合器的外壁与喷管筒体圆转方段4的内壁固定连接。
本实施例中的外涵吸波导流支板7介于混合器1与喷管筒体圆转方段4之间，其主要作用为抑制发动机外涵道雷达强散射源。
上述基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，还包括中心锥2和多组内涵遮挡支板5。中心锥2同轴设置在混合器1的内侧；每组内涵遮挡支板5的两端分别与中心锥2的外壁与混合器的内壁固定连接，且多组内涵遮挡支板5与多组间隔设置的外涵吸波导流支板7一一对应。
内涵遮挡支板5介于混合器1与中心锥2之间，通过混合器1与外涵吸波导流支板7结构连通一体，同时与中心锥2结构连通；内涵多功能遮挡支板5主要功能为遮挡、导流及支撑等，降低发动机内涵道红外辐射与雷达散射。
每组外涵吸波导流支板7均包括两片平行间隔设置的第一支板，两片第一支板之间的空间与混合器内侧连通。每组内涵遮挡支板5均包括两片平行间隔设置的第二支板，且每组内涵遮挡支板5的前端为封闭端。
外涵吸波导流支板7与内涵遮挡支板5表面弯曲，具有吸波、导流、多次反射及支撑等功能，其中内涵遮挡支板5还具备遮挡、冷却及强掺混等功能，可对大涵道比发动机内外涵的强散射源和强辐射源实现较大探测角域内的强抑制。同时外涵吸波导流支板7与内涵遮挡支板5结构进行结构一体化集成设计，可将外涵部分冷气引入内涵遮挡支板5内，对内涵遮挡支板5可视热壁面实现冷却降温，此外，内涵遮挡支板5与中心锥2连通，由外涵引入内涵遮挡支板5内的部分冷气进入中心锥2夹层，对中心锥2热壁面实现冷却降温。
优选地，每组内涵遮挡支板5的两片平行间隔设置的第二支板之间形成容纳空间，容纳空间内间隔设置有多片导流支板6，多片导流支板6的分布方向与内涵遮挡支板5的径向方向相同。
气体通过内置于内涵遮挡支板5的导流支板6排出，可以进一步与内涵高温燃气形成强掺混。
在本发明实施例中外涵吸波导流支板7的数量为12组，内涵遮挡支板5的数量为12组，导流支板6一组的数量为6片。上述仅为优选实施例，但各部件的具体数量并不对本申请的保护范围产生限制。
优选地，中心锥2的尖端的壁面上设置有多个间隔分布的气膜孔。通过中心锥表面气膜孔排出的冷气与内涵高温燃气形成强掺混，能够降低可视热壁面红外辐射的同时，进一步降低高温燃气的光谱辐射。
基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置还包括喷管出口段3和外涵机匣8，喷管出口段3设置在喷管筒体圆转方段4的后端。外涵机匣8设置在喷管筒体圆转方段4的前端。
本实施例中，外涵吸波导流支板7、导流支板6及喷管表面应用雷达吸波材料；内涵遮挡支板5、中心锥2、混合器1的表面应用兼容或雷达吸波材料。
需要说明的是，采用本发明实施例测试可得：发动机红外辐射强度较基准降低约80％；发动机雷达散射截面较基准降低约85％。
本发明实施例具有如下优点：
1.兼顾发动机基本性能与功能的基础上，具备雷达与红外强隐身能力；
2.结构一体化综合隐身装置可灵活搭配发动机喷管，降低发动机与飞行器后机体结构耦合设计难度；
3.结构一体化综合隐身装置具有较强的适应性与技术迁移性，可匹配小涵道比涡扇发动机、多涵道变循环发动机等平台；
3.高集成结构布局有利于抑制发动机雷达绕射等次级散射信号，有利于发动机高隐身设计。
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权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，包括：
喷管筒体圆转方段(4)，设置有内腔；
混合器，固定设置在所述内腔中，且所述混合器呈圆筒状结构，混合器的外壁与喷管筒体圆转方段(4)的内壁之间形成环形空间；
多组间隔设置的外涵吸波导流支板(7)，设置在所述环形空间中，且每组外涵吸波导流支板(7)的两端分别与混合器的外壁与喷管筒体圆转方段(4)的内壁固定连接。
2.根据权利要求1所述的基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，每组外涵吸波导流支板(7)均包括两片平行间隔设置的第一支板，两片所述第一支板之间的空间与所述混合器内侧连通。
3.根据权利要求1所述的基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，还包括：
中心锥(2)，同轴设置在所述混合器内侧；
多组内涵遮挡支板(5)，每组内涵遮挡支板(5)的两端分别与中心锥(2)的外壁与所述混合器的内壁固定连接，且多组内涵遮挡支板(5)与多组间隔设置的外涵吸波导流支板(7)一一对应。
4.根据权利要求3所述的基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，每组内涵遮挡支板(5)均包括两片平行间隔设置的第二支板，且每组内涵遮挡支板(5)的前端为封闭端。
5.根据权利要求4所述的基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，每组内涵遮挡支板(5)的两片平行间隔设置的第二支板之间形成容纳空间，所述容纳空间内间隔设置有多片导流支板(6)，多片导流支板(6)的分布方向与内涵遮挡支板(5)的径向方向相同。
6.根据权利要求3所述的基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，中心锥(2)的尖端的壁面上设置有多个间隔分布的气膜孔。
7.根据权利要求1所述的基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，所述基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置还包括喷管出口段(3)，设置在喷管筒体圆转方段(4)的后端。
8.根据权利要求1所述的基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置，其特征在于，所述基于内外涵结构一体化的红外与雷达综合隐身装置还包括外涵机匣(8)，设置在喷管筒体圆转方段(4)的前端。
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