CN216950606U - 一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，包括尾喷管外壳体及设置在尾喷管外壳体内的中心尾椎体；所述尾喷管外壳体包括喷管外壳及与设置在喷管外壳端面的花瓣形外壳，所述喷管外壳上沿轴向设有一组周向设置的气膜孔，所述喷管外壳内壁上在位于气膜孔一侧位置处设有防泄漏肘板。该尾喷管尾气射流高速喷出，将压力能转化为动能，使得所在局部区域形成低压力区，从而利用压差将喷管外的低温气体经气膜孔引入，两股气体在涵道内进行混合以及能量交换，最终以高于大气压排出喷管，极大降低了尾气排温。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空涡喷发动机尾喷管领域，具体涉及一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构。
背景技术
燃气涡轮发动机的运行涉及三个噪声源。发动机进气、发动机壳体振动以及发动机排气产生的噪声。来自发动机排气的发动机噪音是由高速喷射流穿过相对安静的大气层的湍流产生的，高速射流内部的湍流是非常细粒度的湍流，喷射流的速度及温度很高，并且大气与喷射流的混合很少，从而导致该区域产生的噪声相对较高。这种噪音是由废气与大气的剧烈湍流混合引起的，并且受到速度与大气之间的相对速度所引起的剪切作用的影响，当排气速度超过声速时，会形成冲击波。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了结构设计合理的一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构；为克服在工作过程中尾喷管因排气所产生的高分贝噪音，同时解决了涡轮盘高温尾气以及燃烧室高温所导致的热应力问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，包括尾喷管外壳体及设置在尾喷管外壳体内的中心尾椎体；所述尾喷管外壳体包括喷管外壳及与设置在喷管外壳端面的花瓣形外壳，所述喷管外壳上沿轴向设有一组周向设置的气膜孔，所述喷管外壳内壁上在位于气膜孔一侧位置处设有防泄漏肘板。
进一步的，所述防泄漏肘板朝向喷管外壳出气方向设置；将喷管外的低温气体经气膜孔引入，两股气体在涵道内进行混合以及能量交换，实现能量转换，极大降低排气温度，最终在高压作用下排出喷管。
进一步的，所述喷管外壳采用筒体结构，且筒体外壁设有锥度，使得喷管外壳沿出气方向内径逐渐减小。
进一步的，所述花瓣形外壳在靠近喷管外壳出口处采用花瓣形结构。
进一步的，所述中心尾椎体与喷管主体之间形成尾气涵道，用于混合排气。
进一步的，所述中心尾椎体通过支撑体设置于尾喷管外壳体的侧壁上。
本实用新型的有益效果如下：
该尾喷管尾气射流高速喷出，将压力能转化为动能，使得所在局部区域形成低压力区，从而利用压差将喷管外的低温气体经气膜孔引入，两股气体在尾气涵道内进行混合以及能量交换，最终在高压作用下将尾气排出喷管，极大降低了尾气排温；此外随着喷管内尾气涡流混合速率的加快以及相对于大气的排气速度降低，可以实现尾喷管排气噪音水平的降低；此外，通过上述设计，兼顾实现了目标结构轻量化的设计目标。
附图说明
图1为本实用新型的涡喷尾喷管的结构示意图；
图2是本实用新型的涡喷尾喷管的主视图；
图3是本实用新型的涡喷尾喷管的中纵剖面图；
图4是实用新型的防泄漏板安装结构意图；
图中：1、中心尾椎体；2、尾气涵道；3、花瓣形外壳；4、喷管外壳；5、防泄漏肘板；6、气膜孔；7、支撑体。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步描述。
如图1-4所示，一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，中心尾椎体1、尾气涵道2、花瓣形外壳3、喷管外壳4、防泄漏肘板5、气膜孔6及支撑体7。
喷管外壳4设有进口和出口，出口处与花瓣形外壳3相连，花瓣形外壳3能够有效的避免尾喷管因热胀冷缩导致的开裂和挤压变形，有利于保证该涡轮喷气发动机的工作效率。进口连通于涡轮喷气发动机的燃烧室的出口，出口连通于外界空气，用于将燃烧后的产物向外界喷射。
喷管外壳4上设置4列的气膜孔6，组合形成表面纹理，利用射流原理形成的内外压差，将喷管壁外的空气吸入，一方面利用引入的低温空气对尾气射流起到冷却的作用；另一方面通过改变喷管内尾气涡流场实现减阻进而实现结构的降噪目标；此外通过表面纹理的增加提高了结构刚度，使得尾喷管外壳体可以满足更薄的属性要求，从而在增材制造过程中实现结构轻量化的要求。
中心尾椎体1位于本发明涡喷发动机尾喷管的中心，中心尾椎体1与喷管外壳4之间形成尾气涵道2，用于对喷射出的燃烧产物进行导向；中心尾椎体通过7字形支撑体设置于尾喷管外壳体的侧壁上。
防泄漏肘板5位于气膜孔6一侧，且防泄漏肘板5朝向尾喷管排气方向，来自压气机出口的高压低温气流在前后压差及离心力的作用下，一部分进入燃烧室燃烧做功，一部分低温高压气流途经燃烧室通过气膜孔进入尾喷管，形成冷却冲击射流，与燃气混合排出尾喷管；燃烧室排出的尾气有500-600℃，当引入冷空气以后，通过气体混合，能够降低气体的温度以及运动速度，一方面是纯能量损耗来减低气体运动速度，另一方面是冷却。
本实用新型采用增材制造，增材制造过程一体化成形，便于实现结构轻量化的要求。
Claims (6)
1.一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，其特征在于，包括尾喷管外壳体及设置在尾喷管外壳体内的中心尾椎体；所述尾喷管外壳体包括喷管外壳及与设置在喷管外壳端面的花瓣形外壳，所述喷管外壳上沿轴向设有一组周向设置的气膜孔，所述喷管外壳内壁上在位于气膜孔一侧位置处设有防泄漏肘板。
2.根据权利要求1所述的一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，其特征在于，所述防泄漏肘板朝向喷管外壳出气方向设置。
3.根据权利要求1所述的一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，其特征在于，所述喷管外壳采用筒体结构，且筒体外壁设有锥度，并使喷管外壳沿出气方向内径逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，其特征在于，所述花瓣形外壳在靠近喷管外壳出口处采用花瓣形结构。
5.根据权利要求1所述的一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，其特征在于，所述中心尾椎体与喷管主体之间形成尾气涵道。
6.根据权利要求1所述的一种可冷却降噪的轻量化涡喷尾喷管结构，其特征在于，所述中心尾椎体通过支撑体设置于尾喷管外壳体的侧壁上。
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