CN210087485U

CN210087485U - 一种平板隔热屏

Info

Publication number: CN210087485U
Application number: CN201920438986.9U
Authority: CN
Inventors: 夏杨; 常国强; 钱鑫
Original assignee: No 60 Institute of Headquarters of General Staff of PLA
Current assignee: No 60 Institute of Headquarters of General Staff of PLA
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2029-04-02

Abstract

本实用新型涉及一种平板隔热屏，包括隔热板，所述隔热板为两端开口的金属圆筒，在金属圆筒的侧壁上设置若干的气膜孔，在所述金属圆筒的侧壁上还设置若干鳞片，所述的鳞片一端固定在金属圆筒的侧壁外表面，另一端斜向上延伸将气膜孔予以遮蔽。本实用新型中的鳞片结构对气膜孔射流有较强的保护能力，对气膜孔射流有较强的引流作用，气膜孔射流对壁面有较强的覆盖效果，有较高的气膜冷气效果。本实用新型中的大孔径平圆孔与鳞片孔结合，有利于降低冲压隔热屏冷气用量，提高冷气气流利用率。

Description

一种平板隔热屏

技术领域

本实用新型涉及航空冲压发动机隔热屏设计领域，尤其涉及一种带鳞片结构的离散气膜孔隔热屏结构设计。

背景技术

目前，随着先进雷达系统、预警侦查卫星等立体预警系统及反导弹系统的应用，对飞航导弹、空天飞行器等现代作战武器提出了更高的要求。冲压发动机作为超音速/高超音速飞行器动力系统的重要组成部分，冲压隔热屏设计是冲压发动机设计的难点。为保证冲压隔热屏较强的热防护能力，对隔热屏采用气膜冷却设计，大大降低了隔热屏的壁面温度。

气膜冷却技术不仅在燃气轮机涡轮叶片上已经具有成熟的应用，在加力燃烧室及冲压发动机隔热屏的冷却上也有广泛应用。为了克服冲压隔热屏内压力较低的现状，需要设计出携带流量系数较大、冷气量较小、气膜冷却效率较高的气膜冷却孔隔热屏。

目前大多数加力燃烧室隔热屏采用横向波纹隔热屏、纵向波纹隔热屏、发散孔隔热屏及离散孔隔热屏。其中，横向/纵向波纹隔热屏加工难度大；发散孔隔热屏气膜孔数量大，加工成本较高；大多数离散孔隔热屏的对壁面的热防护能力较差，冷气利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过将鳞片结构连接在离散气膜孔隔热屏上，通过鳞片结构一方面对气膜孔射流的保护作用，降低主流与气膜孔射流的掺混，降低对流换热系数；另一方面，增强气膜孔射流对隔热屏的壁面覆盖特性，有效提高壁面的气膜冷却效率，降低壁面温度分布不均匀性。

本实用新型采用如下的技术手段加以实现：一种平板隔热屏，包括隔热板，所述隔热板为两端开口的金属圆筒，在金属圆筒的侧壁上设置若干的气膜孔，在所述金属圆筒的侧壁上还设置若干鳞片，所述的鳞片一端固定在金属圆筒的侧壁外表面，另一端斜向上延伸将气膜孔予以遮蔽。

隔热板长度为100～10000mm，隔热板直径为φ100～1000mm，隔热板厚度为0.1～10mm。

气膜孔在隔热板上交错排布，气膜孔孔间距为6～60mm，气膜孔孔间距为 6～180mm，气膜孔直径为2～20mm。

鳞片由隔热板表面冲压而成的，其包含扇形连接段、引流斜板、半圆挡板，扇形连接段将鳞片与隔热板加以连接，其扇形段角度为0～360°，扇形段半径为2～20mm，厚度为0.1～10mm。

所述的引流斜板的长度为0.5～4mm，引流斜板的倾斜角度为0～180°，引流斜板厚度与扇形连接段及半圆挡板厚度匹配。引流斜板厚度为0.1～10mm。

半圆挡板半径为2～20mm，半圆挡板的厚度为0.1～10mm。

有益效果

本实用新型可以降低冲压隔热屏冷却气流量，降低隔热屏壁面热应力，提高壁面的气膜冷却效率。本实用新型中采用的大孔径气膜孔有利于降低气膜孔出流的流量损失，获得较大的气膜孔射流动量；有利于降低隔热屏开孔率，降低隔热屏的加工成本，增强隔热屏的工程应用价值。本实用新型中的鳞片结构对气膜孔射流有较强的保护能力，对气膜孔射流有较强的引流作用，气膜孔射流对壁面有较强的覆盖效果，有较高的气膜冷气效果。本实用新型中的大孔径气膜孔与鳞片孔结合，有利于降低冲压隔热屏冷气用量，提高冷气气流利用率。本实用新型中的隔热屏气膜孔采用错排布置，有利于提高隔热屏壁面温度分布均匀性，增强冷气对壁面的展向覆盖特性，提高隔热屏热端壁面气膜冷却效率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的正视图；

图3是本实用新型气膜孔局部示意图；

图4是本实用新型的离散气膜孔示意图；

图5是本实用新型的鳞片结构示意图；

图6是本实用新型的鳞片结构俯视图；

图7是本实用新型的鳞片结构正视图；

图8是本实用新型的冲压发动机燃烧室全局剖面结构示意图。

附图标记说明如下：

1-隔热板；2-气膜孔；3-鳞片；4-扇形连接段；5-引流斜板；6-半圆挡板； 7-喷油环；8-冲压发动机机匣；9-火焰稳定器。

具体实施方式

下面将参照附图，进一步阐述本实用新型：

本实用新型涉及了一种平板隔热屏，包括隔热板1，所述隔热板1为两端开口的金属圆筒，在金属圆筒的侧壁上设置若干的气膜孔2，在所述金属圆筒1 的侧壁上还设置若干鳞片3，所述的鳞片3一端固定在金属圆筒的侧壁外表面，另一端斜向上延伸将气膜孔2予以遮蔽，设置鳞片后，改变了气体的流动方向，使流经的空气形成一个冷却性能良好的气膜，同时采用上述的结构其制造工艺也不复杂，成本较低。

具体的，隔热板1长度为100～10000mm，其直径为φ100～1000mm，厚度为0.1～10mm。

本实用新型中，所述气膜孔在隔热板1上交错排布，气膜孔2孔间距为 6～60mm，气膜孔2孔间距为6～180mm，其直径为2～20mm。这样可以令气膜迅速成型，且气流流动均匀稳定。

本实用新型中，所述的鳞片3由隔热板1表面进行冲压而得到，其包含扇形连接段4、引流斜板5、半圆挡板6，扇形连接段4将鳞片5与隔热板1加以连接，其扇形段角度为0～360°，扇形段半径为2～20mm，厚度为0.1～10mm。

半圆挡板半径为2～20mm，半圆挡板的厚度为0.1～10mm。

下面通过一个具体的例子来详细进行说明：

发动机工作时，主流沿着燃烧室内流过隔热屏热端表面，冷气从稳定器前段进去隔热屏内对隔热屏进行冷气。

冷却气流进入隔热屏后，通过大孔径气膜孔(D＝2～10mm)，大孔径气膜孔提供了气膜孔射流较好的流动特性，有利于冷却气流。冷却气流受到倾斜引流板的干扰，逐渐偏向沿着壁面的流动方向流动。

冷却气流在气膜孔出口受到半圆挡板的作用，法相动量大幅度降低，流向动量及展向动量沿着扇形方向有较好的增强，增强了气膜孔射流在壁面的展向分布。

隔热屏气膜孔采用错排布置，不同孔排距及孔间距的气膜孔都具有较好的展向覆盖效果，在错排布置的基础上，气膜孔射流的展向覆盖均匀性获得了进一步的增强，提高了隔热屏壁面的温度分布均匀性和气膜冷却效率。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims

1.一种平板隔热屏，其特征在于：包括隔热板，所述隔热板为两端开口的金属圆筒，在金属圆筒的侧壁上设置若干的气膜孔，在所述金属圆筒的侧壁上还设置若干鳞片，所述的鳞片一端固定在金属圆筒的侧壁外表面，另一端斜向上延伸将气膜孔予以遮蔽。

2.根据权利要求1所述的平板隔热屏，其特征在于：隔热板长度为100～10000mm，隔热板直径为φ100～1000mm，隔热板厚度为0.1～10mm。

3.根据权利要求1所述的平板隔热屏，其特征在于：气膜孔在隔热板上交错排布，气膜孔在隔热板长度方向上的孔间距为6～60mm，气膜孔在隔热板宽度方向上孔间距为6～180mm。

4.根据权利要求1所述的平板隔热屏，其特征在于：气膜孔直径为2～20mm。

5.根据权利要求1所述的平板隔热屏，其特征在于：鳞片由隔热板表面冲压而成的，其包含扇形连接段、引流斜板、半圆挡板，扇形连接段将鳞片与隔热板加以连接，其扇形段角度为0～360°，扇形段半径为2～20mm，厚度为0.1～10mm。

6.根据权利要求5所述的平板隔热屏，其特征在于：所述的引流斜板的长度为0.5～4mm，引流斜板的倾斜角度为0～180°，引流斜板厚度与扇形连接段及半圆挡板厚度匹配，引流斜板厚度为0.1～10mm。

7.根据权利要求5所述的平板隔热屏，其特征在于：半圆挡板半径为2～20mm，半圆挡板的厚度为0.1～10mm。