一種渦扇發(fā)動機s彎噴管結(jié)構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，包括：“S”形的第一噴管段和“S”形的第二噴管段，第一噴管段和第二噴管段中具有多個氣流偏轉(zhuǎn)部；其中，第一噴管段具有與發(fā)動機的外涵通道和內(nèi)涵通道均連通的進氣口，第二噴管段具有排氣口，各個氣流偏轉(zhuǎn)部的公切線的延伸線不通過內(nèi)涵通道的出口的端面和/或排氣口的端面；應用本發(fā)明技術方案的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，實現(xiàn)了在較小的噴管偏距下對渦扇發(fā)動機內(nèi)涵通道的完全遮擋，解決了現(xiàn)有技術中的渦扇發(fā)動機所采用的S彎噴管難以將發(fā)動機內(nèi)涵高溫部件的完全遮擋從而導致其隱身性能大大降低的問題。
【專利說明】
一種渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機領域，具體而言，涉及一種渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構。
【背景技術】
[0002]隨著先進紅外制導導彈、機載紅外搜索跟蹤系統(tǒng)以及雷達制導技術的迅速發(fā)展，現(xiàn)代無人機、轟炸機對紅外隱身技術和雷達隱身技術的要求越來越高。研究表明，S彎噴管因具有以下明顯的優(yōu)勢而成為低可探測性技術的研究重點，一方面，S彎型面可對渦輪導向器、加力燃燒室火焰穩(wěn)定器等內(nèi)部高溫部件進行有效遮擋，顯著降低其紅外輻射；另一方面，采用S彎流道使得入射的電磁波在S彎通道內(nèi)反復折射消耗，同時S彎流道亦能有效遮擋渦輪葉片、加力燃燒室火焰穩(wěn)定器，避免旋轉(zhuǎn)的葉片和加力燃燒室火焰穩(wěn)定器直接暴露在電磁波面前，增強了排氣系統(tǒng)的雷達隱身特性;另外，S彎噴管具有非軸對稱噴管的特性，可增強尾噴流與外界大氣的混合，顯著減少尾噴流的高溫核心區(qū)；最后，S彎噴管和S形進氣道組合應用于飛翼布局飛機，在具有良好的隱身性能的同時，通過發(fā)動機埋入式安裝、背負式進氣等安裝方案，可以大大降低飛機的外阻。S彎隱身噴管的主要作用是遮擋發(fā)動機高溫部件，包括渦輪出口端、加力筒體以及熱壁面，在不考慮內(nèi)、外涵進氣的條件下，S彎噴管對于高溫部件的完全遮擋容易確定和實現(xiàn)，但是現(xiàn)代發(fā)動機均為渦扇發(fā)動機，S彎噴管很難實現(xiàn)將含有內(nèi)、外涵通道的渦扇發(fā)動機內(nèi)涵高溫部件的完全遮擋，從而使裝備渦扇發(fā)動機的無人機、轟炸機的隱身性能大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于提供一種渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，以至少解決現(xiàn)有技術中的渦扇發(fā)動機所采用的S彎噴管難以將發(fā)動機內(nèi)涵高溫部件的完全遮擋從而導致其隱身性能大大降低的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，包括:“S”形的第一噴管段和“S”形的第二噴管段，第一噴管段和第二噴管段相互連通以在第一噴管段和第二噴管段中形成多個氣流偏轉(zhuǎn)部;其中，第一噴管段的自由端具有與發(fā)動機的外涵通道的出口和內(nèi)涵通道的出口均連通的進氣口，第二噴管段的自由端具有排氣口，各個氣流偏轉(zhuǎn)部的公切線的延伸線不通過內(nèi)涵通道的出口的端面和/或排氣口的端面。
[0005]進一步地，氣流偏轉(zhuǎn)部包括沿進氣口到排氣口的方向依次形成的第一氣流偏轉(zhuǎn)部、第二氣流偏轉(zhuǎn)部和第三氣流偏轉(zhuǎn)部;其中，第一氣流偏轉(zhuǎn)部的流道由與內(nèi)涵通道的軸向平行的方向沿徑向向下偏離內(nèi)涵通道的軸向；第二氣流偏轉(zhuǎn)部的流道由向下偏離內(nèi)涵通道的軸向轉(zhuǎn)為沿徑向向上偏轉(zhuǎn)并趨向內(nèi)涵通道的軸向；第三氣流偏轉(zhuǎn)部的流道由上偏轉(zhuǎn)并趨向內(nèi)涵通道的軸向轉(zhuǎn)為與內(nèi)涵通道的軸向平行。
[0006]進一步地，第二氣流偏轉(zhuǎn)部的上壁面與第三氣流偏轉(zhuǎn)部的下壁面的公切線過內(nèi)涵通道的出口的端面的最低點和/或排氣口的端面的最高點。
[0007]進一步地，第一噴管段和第二噴管段的長度之和與第一噴管段的最大直徑之比在2.5至3.0之間。
[0008]進一步地，第一噴管段與第二噴管段沿內(nèi)涵通道的軸向的長度之比在2: 3至2: 5之間。
[0009]進一步地，外涵通道為直管道，內(nèi)涵通道的出口的橫截面沿朝向進氣口方向逐漸收縮。
[0010]進一步地，外涵通道和內(nèi)涵通道長度相等。
[0011 ]進一步地，內(nèi)涵通道的出口的端面與第一噴管段的進氣口的端面共面。
[0012]進一步地，內(nèi)涵通道中沿其軸向設置有尾椎，尾椎的長度小于內(nèi)涵通道的長度。
[0013]進一步地，第一噴管段的進氣口的端面為圓形，并與外涵通道的出口的端面相匹配;第二噴管段的排氣口的端面為矩形。
[0014]應用本發(fā)明技術方案的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，通過設置“S”形的第一噴管段和“S”形的第二噴管段，第一噴管段和第二噴管段相互連通以在第一噴管段和第二噴管段中形成多個氣流偏轉(zhuǎn)部;其中，第一噴管段的自由端具有與發(fā)動機的外涵通道的出口和內(nèi)涵通道的出口均連通的進氣口，第二噴管段的自由端具有排氣口，各個氣流偏轉(zhuǎn)部的公切線的延伸線不通過內(nèi)涵通道的出口的端面和/或排氣口的端面，從而實現(xiàn)在較小的噴管偏距下對渦扇發(fā)動機內(nèi)涵通道的完全遮擋，既顯著降低了噴管熱壁面的紅外輻射強度，同時，減小了流動分離對發(fā)動機推力造成的影響，保證了發(fā)動機較好的氣動性能。解決了現(xiàn)有技術中的渦扇發(fā)動機所采用的S彎噴管難以將發(fā)動機內(nèi)涵高溫部件的完全遮擋從而導致其隱身性能大大降低的問題技術問題。
【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例可選的渦扇發(fā)動機尾噴管的立體結(jié)構示意圖；
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例可選的渦扇發(fā)動機尾噴管一種縱剖面的結(jié)構示意圖；
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例可選的渦扇發(fā)動機尾噴管另一縱剖面的結(jié)構示意圖。
[0019]其中，上述附圖包括以下附圖標記:
[0020]1、第一噴管段；11、進氣口；2、第二噴管段;21、排氣口；3、外涵通道;4、內(nèi)涵通道；5、第一氣流偏轉(zhuǎn)部;6、第二氣流偏轉(zhuǎn)部;7、第三氣流偏轉(zhuǎn)部;8、尾椎。
【具體實施方式】
[0021]為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，如圖1和圖2所示，包括:“S”形的第一噴管段I和“S”形的第二噴管段2，第一噴管段I和第二噴管段2相互連通以在第一噴管段I和第二噴管段2中形成的多個氣流偏轉(zhuǎn)部;其中，第一噴管段I的自由端具有與發(fā)動機的外涵通道3的出口和內(nèi)涵通道4的出口均連通的進氣口 11，第二噴管段2的自由端具有排氣口 21，各個氣流偏轉(zhuǎn)部的公切線的延伸線不通過內(nèi)涵通道4的出口的端面和/或排氣口 21的端面。
[0023]應用本發(fā)明技術方案的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，通過設置“S”形的第一噴管段I和“S”形的第二噴管段2，第一噴管段I和第二噴管段2相互連通以在第一噴管段I和第二噴管段2中形成多個氣流偏轉(zhuǎn)部;其中，第一噴管段I的自由端具有與發(fā)動機的外涵通道3的出口和內(nèi)涵通道4的出口均連通的進氣口 11，第二噴管段2的自由端具有排氣口 21，各個氣流偏轉(zhuǎn)部的公切線的延伸線不通過內(nèi)涵通道4的出口的端面和/或排氣口 21的端面，從而實現(xiàn)在較小的噴管偏距下對渦扇發(fā)動機內(nèi)涵通道4的完全遮擋，既顯著降低了噴管熱壁面的紅外輻射強度，同時，減小了流動分離對發(fā)動機推力造成的影響，保證了發(fā)動機較好的氣動性能。解決了現(xiàn)有技術中的渦扇發(fā)動機所采用的S彎噴管難以將發(fā)動機內(nèi)涵高溫部件的完全遮擋從而導致其隱身性能大大降低的問題技術問題。
[0024]具體實施時，第一噴管段I和第二噴管段2由進氣口11至排氣口 21方向其噴管截面積逐漸收縮。第一噴管段I的進氣口 11的端面為圓形，并與外涵通道3的出口的端面相匹配；第二噴管段2的排氣口 21的端面為矩形，該構型便于發(fā)動機尾噴管與飛機的一體化設計，從而減少戰(zhàn)機的飛行阻力。氣流偏轉(zhuǎn)部包括沿進氣口 11到排氣口 21的方向依次形成的第一氣流偏轉(zhuǎn)部5、第二氣流偏轉(zhuǎn)部6和第三氣流偏轉(zhuǎn)部7;其中，第一氣流偏轉(zhuǎn)部5靠近進氣口 11設置，第一氣流偏轉(zhuǎn)部5的流道由與內(nèi)涵通道4的軸向平行的方向沿徑向向下偏離內(nèi)涵通道4的軸向，來自外涵通道3的冷態(tài)空氣與來自內(nèi)涵通道4的熱態(tài)燃氣相互混合后沿第一氣流偏轉(zhuǎn)部5向下偏離內(nèi)涵通道4的軸向；第二氣流偏轉(zhuǎn)部6位于第一噴管段I和第二噴管段2的過渡處，第一噴管段I和第二噴管段2在兩者的過渡處有一部分重合形成第二氣流偏轉(zhuǎn)部6，第二氣流偏轉(zhuǎn)部6的流道由向下偏離內(nèi)涵通道4的軸向轉(zhuǎn)為沿徑向向上偏轉(zhuǎn)并趨向內(nèi)涵通道4的軸向，從而使向下偏離內(nèi)涵通道4的軸向的氣流轉(zhuǎn)為向上偏轉(zhuǎn)并趨向于內(nèi)涵通道4的軸向；第三氣流偏轉(zhuǎn)部7靠近排氣口 21設置，第三氣流偏轉(zhuǎn)部7的流道由上偏轉(zhuǎn)并趨向內(nèi)涵通道4的軸向轉(zhuǎn)為與內(nèi)涵通道4的軸向平行，從而使氣流沿排氣口 21以與內(nèi)涵通道4的軸向平行的方向高速噴出，從而獲得較大的推力。
[0025]第一噴管段I和第二噴管段2的結(jié)構的完全遮擋內(nèi)涵通道4的高溫部件的條件由第一噴管段I和第二噴管段2對稱面上的上、下縱線的公切線來確定，即上、下縱線的公切線需通過內(nèi)涵通道4的出口端面的下端點和/或上、下縱線的公切線需通過排氣口 21的端面的上端點。
[0026]具體地，如圖2所示，第二氣流偏轉(zhuǎn)部6的上壁面與第三氣流偏轉(zhuǎn)部7的下壁面的公切線MN過內(nèi)涵通道4的出口的端面的最低點E7或者過排氣口 21的端面的最高點F，從而使第二氣流偏轉(zhuǎn)部6和第三氣流偏轉(zhuǎn)部7將內(nèi)涵通道4的出口的端面完全遮擋或者將排氣口 21的端面完全遮擋。如此可顯著降低噴管熱壁面的紅外輻射強度，使得發(fā)動機在任何角度下其內(nèi)涵通道4的出口的端面均不能被直接照射到。
[0027]為了既實現(xiàn)對內(nèi)涵通道4端面的完全遮擋同時使第一噴管段I和第二噴管段2具有最小的徑向偏距以減小發(fā)動機的流動分離，從而獲得更佳的氣動性能，第二氣流偏轉(zhuǎn)部6的上壁面與第三氣流偏轉(zhuǎn)部7的下壁面的公切線MN同時過內(nèi)涵通道4的出口的端面的最低點E7和排氣口 21的端面的最高點F，即第二氣流偏轉(zhuǎn)部6和第三氣流偏轉(zhuǎn)部7將內(nèi)涵通道4的出口的端面和排氣口 21的端面同時遮擋。
[0028]通過以上結(jié)構可在含有內(nèi)、外涵通道的條件下實現(xiàn)對內(nèi)涵通道4中高溫部件的完全遮擋，增強了排氣系統(tǒng)的紅外隱身能力；同時可使得入射的電磁波在S彎通道內(nèi)反復折射消耗，提高了排氣系統(tǒng)的雷達隱身能力。
[0029]可選地，第一噴管段I和第二噴管段2的長度之和與第一噴管段I的最大直徑之比在2.5至3.0之間，以避免第一噴管段I和第二噴管段2內(nèi)部出現(xiàn)的激波損失，在飛機布局允許的情況下，可選較長的長徑比以提供較好的內(nèi)、外涵摻混能力。
[0030]第一噴管段I與第二噴管段2沿內(nèi)涵通道4的軸向的長度之比在2: 3至2: 5之間，以保證第一噴管段I與第二噴管段2具有較高的氣動性能。
[0031]可選地，如圖1至圖3所示，外涵通道3為直管道，內(nèi)涵通道4的出口的橫截面沿朝向進氣口 11方向逐漸收縮，外涵通道3和內(nèi)涵通道4長度相等，內(nèi)涵通道4的出口的端面與第一噴管段I的進氣口 11的端面共面，以保證內(nèi)涵通道4的高溫氣流和外涵通道3的低溫氣流在第一噴管段I內(nèi)有效的摻混，降低核心流的紅外輻射強度。
[0032]內(nèi)涵通道4中沿其軸向設置有尾椎8，尾椎8的長度小于內(nèi)涵通道4的長度，以避免尾椎被直接探測到。
[0033]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，包括:“S”形的第一噴管段和“S”形的第二噴管段，所述第一噴管段和所述第二噴管段相互連通以在所述第一噴管段和所述第二噴管段中形成多個氣流偏轉(zhuǎn)部； 其中，所述第一噴管段的自由端具有與發(fā)動機的外涵通道的出口和內(nèi)涵通道的出口均連通的進氣口，所述第二噴管段的自由端具有排氣口，各個所述氣流偏轉(zhuǎn)部的公切線的延伸線不通過所述內(nèi)涵通道的出口的端面和/或所述排氣口的端面。2.根據(jù)權利要求1所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述氣流偏轉(zhuǎn)部包括沿所述進氣口到所述排氣口的方向依次形成的第一氣流偏轉(zhuǎn)部、第二氣流偏轉(zhuǎn)部和第三氣流偏轉(zhuǎn)部； 其中，所述第一氣流偏轉(zhuǎn)部的流道由與所述內(nèi)涵通道的軸向平行的方向沿徑向向下偏離所述內(nèi)涵通道的軸向；所述第二氣流偏轉(zhuǎn)部的流道由向下偏離所述內(nèi)涵通道的軸向轉(zhuǎn)為沿徑向向上偏轉(zhuǎn)并趨向所述內(nèi)涵通道的軸向；所述第三氣流偏轉(zhuǎn)部的流道由上偏轉(zhuǎn)并趨向所述內(nèi)涵通道的軸向轉(zhuǎn)為與所述內(nèi)涵通道的軸向平行。3.根據(jù)權利要求2所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述第二氣流偏轉(zhuǎn)部的上壁面與所述第三氣流偏轉(zhuǎn)部的下壁面的公切線過所述內(nèi)涵通道的出口的端面的最低點和/或所述排氣口的端面的最高點。4.根據(jù)權利要求1所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述第一噴管段和所述第二噴管段的長度之和與所述第一噴管段的最大直徑之比在2.5至3.0之間。5.根據(jù)權利要求1所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述第一噴管段與所述第二噴管段沿所述內(nèi)涵通道的軸向的長度之比在2:3至2:5之間。6.根據(jù)權利要求1所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述外涵通道為直管道，所述內(nèi)涵通道的出口的橫截面沿朝向所述進氣口方向逐漸收縮。7.根據(jù)權利要求6所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述外涵通道和所述內(nèi)涵通道長度相等。8.根據(jù)權利要求6所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述內(nèi)涵通道的出口的端面與所述第一噴管段的進氣口的端面共面。9.根據(jù)權利要求1所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述內(nèi)涵通道中沿其軸向設置有尾椎，所述尾椎的長度小于所述內(nèi)涵通道的長度。10.根據(jù)權利要求1所述的渦扇發(fā)動機S彎噴管結(jié)構，其特征在于，所述第一噴管段的進氣口的端面為圓形，并與所述外涵通道的出口的端面相匹配;所述第二噴管段的排氣口的端面為矩形。
【文檔編號】F02K1/78GK106014686SQ201610378296
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】孫嘯林, 王占學, 史經(jīng)緯, 周莉, 張明陽, 程穩(wěn)
【申請人】西北工業(yè)大學