CN117145648A - 一种带冷却支板的小偏距s弯喷管 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种带冷却支板的小偏距S弯喷管，包括：构成遮挡辐射/散射源从而降低辐射/散射信号的小偏距S弯喷管。冷却支板在S弯喷管出口段对进口段处的高温部件辐射/散射源有效地进行遮挡，使从出口段不能直接照射内部高温部件辐射/散射源来满足隐身性，并且小偏距S弯喷管仅有一次弯曲，降低了与发动匹配占用的空间，解决了双S弯喷管的两次弯曲存在与发动匹配占用空间较大的问题，避免了出现与发动匹配性存在较大困难的情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种带冷却支板的小偏距S弯喷管，属于航空发动机技术领域。
背景技术
作为航空发动机尾喷管的S弯喷管，往往采用双S弯喷管等结构，而双S弯喷管结构气动损失较大，对发动机的推力有较大的影响，其与发动匹配性存在较大的困难。
如现有双S弯喷管，如中国专利公开号为CN106014685A的一种双S弯发动机喷管结构，公开技术为：通过设置两个“S”形喷管段组成双S弯发动机喷管结构，并调节第一气流偏转部、第二气流偏转部和第三气流偏转部的径向偏距，达到在预定长径比下，将高温涡轮出口及内部的涡轮导向器、加力燃烧室火焰稳定器等内部高温部件有效地进行遮挡，使得发动机在任何角度下其高温涡轮出口端面均不能被直接照射到；虽然，双S弯喷管能对高温涡轮出口端面均不能被直接照射到提高了隐身性，但是双S弯喷管的两次弯曲存在与发动匹配占用空间较大的问题，导致出现与发动匹配性存在较大困难的情况。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种带冷却支板的小偏距S弯喷管。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种带冷却支板的小偏距S弯喷管，包括：
构成遮挡辐射/散射源降低辐射/散射信号的小偏距S弯喷管。
所述小偏距S弯喷管，包括S弯喷管进口段、S弯喷管中间段及弯喷管出口段，S弯喷管进口段、S弯喷管中间段及S弯喷管出口段构成截面为进口圆形逐渐相切渐变到出口类矩形的小偏距S弯喷管；
所述弯喷管出口段正中央焊接固定设置有冷却支板来遮挡辐射/散射源降低辐射/散射信号。
所述小偏距S弯喷管三段壁厚为2～4mm。
所述小偏距S弯喷管三段的出口形状与进口形状相切原则，按以下公式确定偏距D、S弯喷管出口宽度W及S弯喷管出口高度H：
式中：
S为S弯喷管出口面积；
z为出口宽高比，取值在2至6之间；
r为S弯喷管出口倒圆角半径；
R为S弯喷管进口直径；
W为S弯喷管出口宽度，H为S弯喷管出口高度，D为S弯喷管偏距，这三个参数需通过计算求出。
S弯喷管总长度L在1.2m至1.5m之间。
S弯喷管各段长度比在1：1：1至1：1：1.8之间。
S弯喷管中心线变化规律采用Lee曲线公式。
所述冷却支板壁厚为2～4mm。
所述冷却支板内部为空心，冷却支板横截面为椭圆，冷却支板短轴A与冷却支板长轴B之比为8～12。
所述冷却支板长度等于或者略小于弯喷管出口段长度。
内部空心的所述冷却支板两侧边对称设有冷却孔来连通弯喷管出口段空间。
所述冷却孔为多个，冷却孔直径为3～6mm，纵向两列间距c取15～30mm，冷却孔的纵向两列间距c等于同列之间距离b等于横向两排间距a的两倍。
所述弯喷管出口段上壁面设有冷却气进口，弯喷管出口段下壁面设有冷却气出口并与冷却气进口一一对应。
所述冷却气进口和冷却气出口均为间隔分布的三处，间隔距离为150mm，冷却气进口和冷却气出口直径均30mm。
本发明的有益效果在于：冷却支板在S弯喷管出口段对进口段处的高温部件辐射/散射源有效地进行遮挡，使从出口段不能直接照射内部高温部件辐射/散射源来满足隐身性，并且小偏距S弯喷管仅有一次弯曲，降低了与发动匹配占用的空间，解决了双S弯喷管的两次弯曲存在与发动匹配占用空间较大的问题，避免了出现与发动匹配性存在较大困难的情况发生。
附图说明
图1是本发明小偏距S弯喷管的轴侧结构示意图；
图2是本发明小偏距S弯喷管的轴侧剖面示意图；
图3是以图1为基础的俯视示意图；
图4是以图1为基础的主视示意图；
图5是本发明冷却支板的轴侧结构示意图；
图6是以图5为基础的冷却支板俯视示意图；
图7是以图5为基础的冷却支板侧视示意图；
图中：11-S弯喷管进口段；12-S弯喷管中间段；13-S弯喷管出口段；14-冷却气进口；15-冷却气出口；20-冷却支板；21-冷却孔；A-冷却支板短轴；B-冷却支板长轴。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图7所示。
本申请的一种带冷却支板的小偏距S弯喷管，包括：
进口为圆形的S弯喷管进口段11；
与S弯喷管进口段11固定衔接的S弯喷管中间段12；
出口为类矩形并与S弯喷管中间段12衔接的弯喷管出口段13；类矩形由三个几何参数控制，分别是宽度W、高度H和倒圆角半径r，出口形状不限于类矩形，其他形式比如椭圆、类椭圆、倒梯形、豌豆型等非圆结构均可。S弯喷管进口段11、S弯喷管中间段12及S弯喷管出口段13构成截面为进口圆形逐渐相切渐变到出口类矩形的小偏距S弯喷管，所述小偏距S弯喷管三段壁厚为2～4mm，各段可采用增材制造工艺或精铸生产并通过焊接、螺栓固定连接构成，采用出口形状与进口形状相切原则，按以下公式确定偏距D、S弯喷管出口宽度W及S弯喷管出口高度H：
式中：
S为S弯喷管出口面积；
z为出口宽高比，取值在2至6之间；
r为S弯喷管出口倒圆角半径；
R为S弯喷管进口直径；
W为S弯喷管出口宽度，H为S弯喷管出口高度，D为S弯喷管偏距，这三个参数需通过计算求出。
S弯喷管总长度L在1.2m至1.5m之间。
S弯喷管各段长度比在1：1：1至1：1：1.8之间。
S弯喷管中心线变化规律采用Lee曲线公式。
如Lee曲线缓急相当型(公式四)、先急后缓型(公式五)、先缓后急型(公式六)。
1#，缓急相当，
2#，前缓后急，
3#，前急后缓，
式中，xi、yi分别为中心线第i点处x、y坐标；y0表示中心线初始y坐标；ΔYj表示中心线的进出口偏距；Lj为中心线轴向的总长L。
小偏距S弯喷管中心线及沿程截面面积变化规律采用维托辛斯基曲线公式：
式中：A0、A*分别为进、出口的面积、L为喷管长度、x为喷管轴向长度、A为轴向距离x时对应的喷管面积。在已知进、出口面积情况下即可求得沿程的截面面积大小。
所述弯喷管出口段13正中央焊接固定设置有冷却支板20，冷却支板20壁厚为2～4mm，冷却支板20内部为空心，冷却支板20横截面为椭圆，冷却支板短轴A与冷却支板长轴B之比为8～12，横截面也可为类椭圆。所述冷却支板20长度等于或者略小于弯喷管出口段13长度。
内部空心的所述冷却支板20两侧边对称设有冷却孔21来连通弯喷管出口段13空间，冷却孔21为多个，冷却孔21直径为3～6mm，纵向两列间距c取15～30mm，冷却孔21的纵向两列间距c＝同列之间距离b＝横向两排间距a的两倍。
所述弯喷管出口段13上壁面设有冷却气进口14，弯喷管出口段13下壁面设有冷却气出口15并与冷却气进口14一一对应，冷却气进口14和冷却气出口15均为间隔分布的三处，间隔距离为150mm，冷却气进口14和冷却气出口15直径均30mm。
由于小偏距S弯喷管的S弯喷管出口段13中央有冷却支板20进行加强支撑防止产生变形，同时，在冷却气从冷却气进口14进入从冷却孔21及冷却气出口15排出，冷却孔21在从横截面为椭圆的冷却支板20两侧对称分布，在高温喷焰通过冷却支板20顺流排出，冷却支板20在S弯喷管出口段13对进口段11处的涡轮导向器、加力燃烧室火焰稳定器等内部高温部件辐射/散射源有效地进行遮挡，使从出口段13不能直接照射内部高温部件辐射/散射源来满足隐身性，并且小偏距S弯喷管仅有一次弯曲，降低了与发动匹配占用的空间，解决了双S弯喷管的两次弯曲存在与发动匹配占用空间较大的问题，避免了出现与发动匹配性存在较大困难的情况发生。
Claims (10)
1.一种带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于，包括：
构成遮挡辐射/散射源降低辐射/散射信号的小偏距S弯喷管。
2.如权利要求1所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述小偏距S弯喷管，包括S弯喷管进口段(11)、S弯喷管中间段(12)及弯喷管出口段(13)，S弯喷管进口段(11)、S弯喷管中间段(12)及S弯喷管出口段(13)构成截面为进口圆形逐渐相切渐变到出口类矩形的小偏距S弯喷管；
所述弯喷管出口段(13)正中央焊接固定设置有冷却支板(20)来遮挡辐射/散射源降低辐射/散射信号。
3.如权利要求2所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述小偏距S弯喷管三段壁厚为2～4mm。
4.如权利要求1所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述小偏距S弯喷管三段的出口形状与进口形状相切原则，按以下公式确定偏距D、S弯喷管出口宽度W及S弯喷管出口高度H：
5.如权利要求1所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述冷却支板(20)壁厚为2～4mm。
6.如权利要求5所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述冷却支板(20)内部为空心，冷却支板(20)横截面为椭圆，冷却支板短轴A与冷却支板长轴B之比为8～12。
7.如权利要求1所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述冷却支板(20)长度等于或者略小于弯喷管出口段(13)长度。
8.如权利要求1所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：内部空心的所述冷却支板(20)两侧边对称设有冷却孔(21)来连通弯喷管出口段(13)空间。
9.如权利要求8所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述冷却孔(21)为多个，冷却孔(21)直径为3～6mm，纵向两列间距c取15～30mm，冷却孔(21)的纵向两列间距c等于同列之间距离b等于横向两排间距a的两倍。
10.如权利要求1所述的带冷却支板的小偏距S弯喷管，其特征在于：所述弯喷管出口段(13)上壁面设有冷却气进口(14)，弯喷管出口段(13)下壁面设有冷却气出口(15)并与冷却气进口(14)一一对应。
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