一種球面收斂二元矢量噴管冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種球面收斂二元矢量噴管冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括球形筒體、球形收斂調(diào)節(jié)片，球形筒體和球形收斂調(diào)節(jié)片采用雙層側(cè)壁結(jié)構(gòu)，球形筒體固定不動，球形收斂調(diào)節(jié)片在球形筒體內(nèi)腔繞球心滑動，球形收斂調(diào)節(jié)片靠近熱燃氣一側(cè)的側(cè)壁開有直孔；球形筒體靠近燃氣一側(cè)的側(cè)壁上開有斜孔。本實用新型采用多種高效復(fù)合冷卻方式對噴管壁面進行冷卻，冷卻氣利用率高，可減少冷卻氣用量。中間狀態(tài)時，氣體從雙層壁面夾層流過，利用翅片結(jié)構(gòu)強化對流冷卻，冷卻效率高，同時內(nèi)壁面采用氣膜冷卻，冷卻效果好；最大狀態(tài)時，壁面冷卻通道的氣體對噴管熱端壁面進行沖擊多斜孔換熱，多斜孔壁加強了冷卻氣流與多斜孔壁內(nèi)部的對流換熱，換熱效果大大提高。
【專利說明】一種球面收斂二元矢量噴管冷卻結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及航空發(fā)動機噴管領(lǐng)域，主要應(yīng)用于航空發(fā)動機軸對稱球面矢量噴管的壁面冷卻結(jié)構(gòu)，同時也適用于其它具有類似球面結(jié)構(gòu)的球面冷卻。

【背景技術(shù)】
[0002]球面收斂二元矢量噴管是一種先進的多功能二元矢量噴管結(jié)構(gòu)，該噴管收斂段為球形，擴張段為矩形，流道從圓形到非軸對稱的過渡直接發(fā)生在喉道處，取消了二元矢量噴管的流道由圓轉(zhuǎn)方的過渡段，依靠球面段繞球心的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)噴管的不同狀態(tài)(圖1)。由于噴管內(nèi)流道型面復(fù)雜，受到高溫燃氣容易產(chǎn)生熱變形，使機構(gòu)轉(zhuǎn)動受到影響。因此需要對噴管壁面采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施，使噴管調(diào)節(jié)片溫度穩(wěn)定在材料承受能力范圍內(nèi)，防止過大的熱變形影響噴管喉道面積的調(diào)節(jié)。同時，球面收斂二元矢量噴管的一個重要特征是增強噴流與外流場氣流摻混，降低紅外輻射。對噴管壁面溫度進行冷卻，以降低其表面溫度，有利于減小噴管的紅外輻射強度，從而滿足發(fā)動機的紅外隱身要求。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是:提出一種結(jié)構(gòu)簡單的球面收斂二元矢量噴管壁面冷卻結(jié)構(gòu)。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:一種球面收斂二元矢量噴管壁面冷卻結(jié)構(gòu)，包括形筒體1、球形收斂調(diào)節(jié)片2。
[0005]具體為:球形筒體I和球形收斂調(diào)節(jié)片2采用雙層側(cè)壁結(jié)構(gòu)，球形筒體I固定不動，球形收斂調(diào)節(jié)片2在球形筒體I內(nèi)腔繞球心滑動，球形收斂調(diào)節(jié)片2靠近熱燃氣一側(cè)的側(cè)壁開有直孔；球形筒體I靠近燃氣一側(cè)的側(cè)壁上開有斜孔。其特征在于:球形筒體I上的斜孔沿軸向分為5?8排，總數(shù)100?150個。球形收斂調(diào)節(jié)片2上的直孔直徑為Φ2?3mm,沿軸向分為5?20排，每排沿周向均布，總數(shù)目為60?2000個。
[0006]當(dāng)噴管處于中間狀態(tài)時，球形收斂調(diào)節(jié)片與球形筒體之間搭接，此時冷卻氣體從兩層薄壁之間流入，可以對熱壁面進行有效的對流冷卻，此外在I球形筒體與2球形收斂調(diào)節(jié)片上形成一層冷卻氣膜，可以對熱燃氣進行氣膜冷卻；而當(dāng)噴管處于加力狀態(tài)時，球形收斂調(diào)節(jié)片向前旋轉(zhuǎn)，滑進球形筒體的夾層內(nèi)，冷卻氣由球形筒體夾層均勻的流向收斂調(diào)節(jié)片的冷卻通道內(nèi)，此時氣體先通過球形收斂調(diào)節(jié)片沖擊直孔，對多斜孔壁進行沖擊冷卻，然后從球形筒體斜孔流出，在熱側(cè)壁面形成全覆蓋氣膜冷卻。
[0007]本實用新型的優(yōu)點是:采用多種高效復(fù)合冷卻方式對噴管壁面進行冷卻，冷卻氣利用率高，可減少冷卻氣用量。中間狀態(tài)時，氣體從雙層壁面夾層流過，利用翅片結(jié)構(gòu)強化對流冷卻，冷卻效率高，同時內(nèi)壁面采用氣膜冷卻，冷卻效果好；最大狀態(tài)時，壁面冷卻通道的氣體對噴管熱端壁面進行沖擊多斜孔換熱，多斜孔壁加強了冷卻氣流與多斜孔壁內(nèi)部的對流換熱，換熱效果大大提聞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1球面收斂二元噴管基本結(jié)構(gòu)示意
[0009]圖2球面收斂二元矢量噴管結(jié)構(gòu)及冷卻方式示意圖
[0010]圖3球面收斂二元矢量噴管冷卻通道局部放大圖
[0011]圖4氣膜孔分布示意

【具體實施方式】
[0012]實施例1
[0013]下面對本實用新型做進一步詳細說明。參見圖1?圖3，本實用新型的技術(shù)方案是:一種球面收斂二元矢量噴管壁面冷卻結(jié)構(gòu)，包括球形筒體1、球形收斂調(diào)節(jié)片2。
[0014]具體為:球形筒體I和球形收斂調(diào)節(jié)片2采用雙層側(cè)壁結(jié)構(gòu)，球形筒體I固定不動，球形收斂調(diào)節(jié)片2在球形筒體I內(nèi)腔繞球心滑動，球形收斂調(diào)節(jié)片2靠近熱燃氣一側(cè)的側(cè)壁開有直孔；球形筒體I靠近燃氣一側(cè)的側(cè)壁上開有斜孔。其特征在于:球形筒體I上的斜孔沿軸向分為5?8排，總數(shù)100?150個。球形收斂調(diào)節(jié)片2上的直孔直徑為Φ2?3mm，沿軸向分為5?20排，每排沿周向均布，總數(shù)目為60?2000個；
[0015]當(dāng)噴管處于中間狀態(tài)時，球形收斂調(diào)節(jié)片與球形筒體之間搭接，此時冷卻氣體從兩層薄壁之間流入，可以對熱壁面進行有效的對流冷卻，此外在I球形筒體與2球形收斂調(diào)節(jié)片上形成一層冷卻氣膜，可以對熱燃氣進行氣膜冷卻；而當(dāng)噴管處于加力狀態(tài)時，球形收斂調(diào)節(jié)片向前旋轉(zhuǎn)，滑進球形筒體的夾層內(nèi)，冷卻氣由球形筒體夾層均勻的流向收斂調(diào)節(jié)片的冷卻通道內(nèi)，此時氣體先通過球形收斂調(diào)節(jié)片沖擊直孔，對多斜孔壁進行沖擊冷卻，然后從球形筒體斜孔流出，在熱側(cè)壁面形成全覆蓋氣膜冷卻。
【權(quán)利要求】
1.一種球面收斂二元矢量噴管冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括球形筒體(I)、球形收斂調(diào)節(jié)片(2)，球形筒體(I)和球形收斂調(diào)節(jié)片(2)采用雙層側(cè)壁結(jié)構(gòu)，球形筒體(I)固定不動，球形收斂調(diào)節(jié)片(2)在球形筒體(I)內(nèi)腔繞球心滑動，球形收斂調(diào)節(jié)片(2)靠近熱燃氣一側(cè)的側(cè)壁開有直孔；球形筒體(I)靠近燃氣一側(cè)的側(cè)壁上開有斜孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球面收斂二元矢量噴管冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述球形收斂調(diào)節(jié)片(2)上的直孔直徑為Φ2?3mm，沿軸向分為5?20排，每排沿周向均布，總數(shù)目為60?2000個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球面收斂二元矢量噴管冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述球形筒體⑴上的斜孔沿軸向分為5?8排，總數(shù)100?150個。
【文檔編號】F02K1/78GK204024854SQ201420464165
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月17日
【發(fā)明者】孫軼 申請人:中國航空工業(yè)集團公司沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所