CN115653782B - 基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，包括外涵喷管机匣，外涵喷管机匣包括：机匣包络层；机匣导波层，设置在机匣包络层的内侧，机匣导波层上间隔设置有多个迷宫导波腔，每个迷宫导波腔包括第一锥形腔和第二锥形腔，第一锥形腔的小径端与第二锥形腔的小径端连接，第一锥形腔的大径端朝向喷管结构的内侧，第二锥形腔的大径端朝向喷管结构的外侧。本发明实施例通过设置迷宫导波腔，利用波的反射和绕射，从而捕获入射雷达波，使其进入迷宫导波腔并在腔体内多次反射实现耗散、吸收的作用，进而达到雷达隐身的目的。
Description
技术领域
本说明书涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种基于大涵道比涡扇发动机双腔体结构的强隐身喷管结构。
背景技术
近年来对发动机后向部件的结构提出了轻质化、强隐身等要求。对于红外隐身，传统的航空发动机后向通常为中空腔体结构，不能对前端涡轮等高温部件进行有效遮挡，而采用S弯全遮挡喷管或飞机后体延长段进行遮挡，往往需要2倍长径比的长度才能满足对后向隐身遮挡的需求，这就带来了发动机重量和外廓的增加，对技战指标、经济性等影响难以接受；而对于雷达隐身而言，传统的手段是在构件表面涂覆带雷达吸波功能的涂层或采用雷达吸波复合材料制备构件，这会带来发动机重量增加、可靠性降低等风险。因此，急需在设计端开展结构创新，设计一种具备雷达吸波、高温部件冷却和遮挡的强隐身喷管结构，以满足发动机后向隐身需求，同时平衡性能、重量和可靠性等需求。
发明内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种用基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，以满足发动机后向隐身需求。
本发明提供一种基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，包括外涵喷管机匣，外涵喷管机匣包括：机匣包络层；机匣导波层，设置在机匣包络层的内侧，机匣导波层上间隔设置有多个迷宫导波腔，每个迷宫导波腔包括第一锥形腔和第二锥形腔，第一锥形腔的小径端与第二锥形腔的小径端连接，第一锥形腔的大径端朝向喷管结构的内侧，第二锥形腔的大径端朝向喷管结构的外侧。
进一步地，基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括树脂吸波体，设置在机匣包络层和机匣导波层之间，并树脂吸波体与每个迷宫导波腔的位置均对应。
进一步地，基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括尾锥，设置在外涵喷管机匣的内侧，尾锥的外周面设置有多个透波孔。
进一步地，基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括陶瓷吸波体，陶瓷吸波体设置在尾锥的大径端内部。
进一步地，基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括内涵喷管机匣和波瓣旋流器，内涵喷管机匣间隔设置在尾锥的外侧，波瓣旋流器为多个，沿尾锥的外周均匀间隔分布，且每个波瓣旋流器均与内涵喷管机匣固定连接。
进一步地，相邻波瓣旋流器之间形成气体流道。
进一步地，每个气体流道的下端截面均呈燕尾槽状结构。
进一步地，波瓣旋流器的宽度为L，相邻气体流道的下端之间具有间隙，间隙大小为0.05L至0.2L。
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：本发明实施例通过设置迷宫导波腔，利用波的反射和绕射，从而捕获入射雷达波，使其进入迷宫导波腔并在腔体内多次反射实现耗散、吸收的作用，进而达到雷达隐身的目的。
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是本发明实施例的三维结构示意图；
图2是本发明实施例的侧视图；
图3是图2中A部放大图；
图4是本发明实施例中波瓣旋流器的结构示意图。
图中附图标记：1、外涵喷管机匣；2、波瓣旋流器；3、尾锥；4、内涵喷管机匣；5、弯扭支板；6、陶瓷吸波体；11、树脂吸波体；12、机匣包络层；13、机匣导波层；14、迷宫导波腔。
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4所示，本发明实施例提供了一种基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，包括外涵喷管机匣1，外涵喷管机匣1包括机匣包络层12和机匣导波层13，其中，机匣导波层13设置在机匣包络层12的内侧，机匣导波层13上间隔设置有多个迷宫导波腔14，每个迷宫导波腔14包括第一锥形腔和第二锥形腔，第一锥形腔的小径端与第二锥形腔的小径端连接，第一锥形腔的大径端朝向喷管结构的内侧，第二锥形腔的大径端朝向喷管结构的外侧。
本发明实施例通过设置迷宫导波腔14，利用波的反射和绕射，从而捕获入射雷达波，使其进入迷宫导波腔14并在腔体内多次反射实现耗散、吸收的作用，进而达到雷达隐身的目的。
基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括树脂吸波体11，设置在机匣包络层12和机匣导波层13之间，并树脂吸波体11与每个迷宫导波腔14的位置均对应。设置树脂吸波体11可以通过树脂吸波体11耗散、吸收捕获的入射雷达波，从而加强雷达隐身的作用。
基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括尾锥3和陶瓷吸波体6，尾锥3设置在外涵喷管机匣1的内侧，尾锥3的外周面设置有多个透波孔。陶瓷吸波体6设置在尾锥3的大径端内部。
采用在尾锥3内置陶瓷吸波体6，尾锥3上设置透波孔(优选为Ф2)，使入射雷达波进入尾锥3的腔内，在腔内反射过程中，逐步被陶瓷吸波体6吸收，从而达到雷达隐身的目的。
基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括内涵喷管机匣4、弯扭支板5和波瓣旋流器2，内涵喷管机匣4间隔设置在尾锥3的外侧，波瓣旋流器2为多个，沿尾锥3的外周均匀间隔分布，且每个波瓣旋流器2均与内涵喷管机匣4固定连接。弯扭支板5与内涵喷管机匣4连接并设置在波瓣旋流器2的轴向方向的一端。
通过设置波瓣旋流器2能够强化对后向高温部件遮挡，降低红外特征辐射强度。本发明实施例通过采用波瓣旋流器2，能够对发动机后向内涵高温部件进行全遮挡，相对于现有技术方案，其遮挡率提高约30％以上。
优选地，波瓣旋流器2采用旋流设计，其旋流角优选为27°。采用旋流设计的波瓣旋流器2，能够强化外涵冷气流与内涵燃气流之间的掺混，提高掺混效率，降低尾喷流红外特征辐射强度。
进一步地，相邻波瓣旋流器2之间形成气体流道。每个气体流道的下端截面均呈燕尾槽状结构。通过设置燕尾槽状结构的气体流道，从而能够强化对尾锥的冷却，降低高温壁面红外特征辐射强度。本发明实施例中燕尾槽状结构的气体流道增大了外涵气流对尾锥的冷却气覆盖和冷却，能够尾锥壁面温度，从而达到降低高温壁面红外特征辐射强度的目的。
波瓣旋流器2的宽度为L，腰型宽度为L1，本发明优选腰型宽度为L1＝1.7L，其能够引导外涵冷却气对尾锥进行全覆盖。相邻气体流道的下端之间具有间隙，间隙大小为0.05L至0.2L。需要说明的是，本发明设计的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构多数零件采用了弯扭设计，对后向探测雷达波进行偏转，使其反射到带有吸波功能的外涵喷管机匣、尾锥等零件上进行吸波，从而提高雷达隐身能力；此外，针对后向红外隐身，通过波瓣旋流器对高温部件遮挡和冷却，有效降低红外辐射强度。
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)
1.一种基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，包括外涵喷管机匣(1)，其特征在于，外涵喷管机匣(1)包括：
机匣包络层(12)；
机匣导波层(13)，设置在机匣包络层(12)的内侧，机匣导波层(13)上间隔设置有多个迷宫导波腔(14)，每个迷宫导波腔(14)包括第一锥形腔和第二锥形腔，所述第一锥形腔的小径端与所述第二锥形腔的小径端连接，所述第一锥形腔的大径端朝向喷管结构的内侧，所述第二锥形腔的大径端朝向喷管结构的外侧。
2.根据权利要求1所述的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，其特征在于，所述基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括树脂吸波体(11)，设置在机匣包络层(12)和机匣导波层(13)之间，并树脂吸波体(11)与每个迷宫导波腔(14)的位置均对应。
3.根据权利要求1所述的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，其特征在于，所述基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括尾锥(3)，设置在外涵喷管机匣(1)的内侧，尾锥(3)的外周面设置有多个透波孔。
4.根据权利要求3所述的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，其特征在于，所述基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括陶瓷吸波体(6)，陶瓷吸波体(6)设置在尾锥(3)的大径端内部。
5.根据权利要求3所述的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，其特征在于，所述基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构还包括内涵喷管机匣(4)和波瓣旋流器(2)，内涵喷管机匣(4)间隔设置在尾锥(3)的外侧，波瓣旋流器(2)为多个，沿尾锥(3)的外周均匀间隔分布，且每个波瓣旋流器(2)均与内涵喷管机匣(4)固定连接。
6.根据权利要求5所述的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，其特征在于，相邻波瓣旋流器(2)之间形成气体流道。
7.根据权利要求6所述的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，其特征在于，每个所述气体流道的下端截面均呈燕尾槽状结构。
8.根据权利要求7所述的基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构，其特征在于，波瓣旋流器(2)的宽度为L，相邻所述气体流道的下端之间具有间隙，所述间隙大小为0.05L至0.2L。
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