本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與紅外抑制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴管紅外抑制裝置及其紅外抑制方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，軍用直升機(jī)在局部作戰(zhàn)區(qū)域，尤其是地理?xiàng)l件比較惡劣的作戰(zhàn)區(qū)域正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，世界上諸多國(guó)家均已將直升機(jī)種作為空中力量的一個(gè)重要構(gòu)成發(fā)展和加強(qiáng)。隨著紅外探測(cè)與跟蹤技術(shù)的應(yīng)用，紅外制導(dǎo)武器大量出現(xiàn)，對(duì)具有熱動(dòng)力裝置的直升機(jī)在戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中的生存力造成了極大威脅，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴管必須具備要降低其紅外輻射，以提高直升機(jī)的紅外對(duì)抗能力。

國(guó)內(nèi)外針對(duì)直升機(jī)排氣噴管，開(kāi)展了大量的研究工作，形成了幾代排氣噴管紅外抑制裝置。例如：第一代紅外抑制裝置主要是為了對(duì)抗1~3mm波段紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的威脅，采用彎曲混合管隱藏發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件的和壁面冷卻方式降低壁溫，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)尾部后半球的熱金屬件輻射為目的。美國(guó)貝爾空軍研究院研制了一種裝備在“眼睛蛇”直升機(jī)上的自然吸氣戽斗式紅外抑制器。萊康明公司研究的導(dǎo)葉引射冷氣加球型中心體或折線(xiàn)型彎管的紅外抑制器在AH-1系列直升機(jī)上得到應(yīng)用這類(lèi)抑制器引射的冷氣量少，主要是為了遮擋或冷卻熱金屬件,降低外露壁面的高溫輻射，避免1~3微米波段紅外導(dǎo)彈的威脅。第二代紅外抑制裝置的紅外對(duì)抗波段為3~5mm，除了減少熱部件的紅外輻射之外，還要求降低排氣尾焰的溫度，由此利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的動(dòng)量抽吸環(huán)境冷氣與熱噴流摻混的引射式紅外抑制器得到了迅速發(fā)展，其核心技術(shù)便是大引射流量比、高混合效率、低流動(dòng)損失的引射噴管結(jié)構(gòu)，典型的噴管結(jié)構(gòu)便是80年代中期發(fā)展起來(lái)的波瓣引射噴管，在法國(guó)海豚SA365C、英國(guó)山貓Lynx-3、美法聯(lián)合研制的黑豹SA365M、德法聯(lián)合研制的虎以及俄羅斯的米-28等直升機(jī)上得到了大量裝備。第二代紅外抑制裝置仍隸屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的附加物或選裝件，在外形和尺寸上所受制約過(guò)多，盡管在一定程度上降低了熱部件與排氣尾焰的溫度，對(duì)降低3~5mm波段的紅外輻射特征有顯著作用，但相對(duì)于機(jī)身而言，其外露的遮擋罩和排氣尾焰仍然是以點(diǎn)源顯示的高溫?zé)狳c(diǎn)，進(jìn)一步消除發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置的紅外輻射影響非常困難。第三代紅外抑制技術(shù)采取利用尾機(jī)身的整體式紅外抑制概念，如美國(guó)波音和西科斯基公司聯(lián)合研發(fā)的科曼奇RAH-66直升機(jī)上所用的一體化紅外抑制裝置，裝在直升機(jī)尾梁中，其獨(dú)特的長(zhǎng)條形排氣口設(shè)計(jì)，有足夠長(zhǎng)度使發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱氣和冷卻空氣完全和有效地混合。冷卻空氣通過(guò)尾梁上方的進(jìn)氣口吸入，與發(fā)動(dòng)機(jī)熱排氣混合，然后，經(jīng)尾梁兩側(cè)向下的縫隙排出，再由旋翼下洗流吹散，使排氣溫度明顯降低，但是這種紅外抑制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且對(duì)直升機(jī)總體結(jié)構(gòu)改動(dòng)大，不利于現(xiàn)有直升機(jī)的改型。

因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊湊、排氣損失小、同時(shí)能夠大幅度降低排氣噴管紅外輻射，具備較高的紅外對(duì)抗能力的排氣系統(tǒng)噴管一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出了一種低紅外輻射信號(hào)排氣噴管及其紅外抑制方法，該排氣噴管通過(guò)設(shè)置圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段、矩形排氣段、輻射遮擋板、冷氣導(dǎo)管，通過(guò)輻射遮擋板形成的V型結(jié)構(gòu)可以最大程度的遮擋噴管上游高溫部件輻射出來(lái)的紅外輻射，另一方面，冷氣導(dǎo)管中的冷卻空氣進(jìn)入輻射遮擋板的中空夾層可以降低輻射遮擋板表面溫度，從而大幅度降低排氣噴管的紅外輻射信號(hào)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種低紅外輻射信號(hào)排氣噴管，其特征在于，包括圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段，與圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段相連的矩形排氣段；所述的矩形排氣段上下端面垂直連接有冷氣導(dǎo)管；所述的矩形排氣段的前后兩端面分別連接有輻射遮擋板；所述的輻射遮擋板為中空結(jié)構(gòu)；所述的兩側(cè)輻射遮擋板處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)呈V字結(jié)構(gòu)；輻射遮擋板構(gòu)成V型結(jié)構(gòu)，對(duì)矩形排氣段上游有遮擋作用；所述的冷氣導(dǎo)管位于V型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且處于輻射遮擋板的中空夾層處；所述的冷氣導(dǎo)管上開(kāi)設(shè)有冷氣導(dǎo)管小孔，且開(kāi)孔方向?yàn)檩椛湔趽醢宓闹锌諍A層處；冷氣導(dǎo)管穿過(guò)位于矩形排氣段的內(nèi)部，沿著管長(zhǎng)方向開(kāi)設(shè)了兩排多個(gè)冷氣導(dǎo)管小孔，冷氣導(dǎo)管小孔的開(kāi)口方向正對(duì)著輻射遮擋板中空夾層，且避免冷氣導(dǎo)管小孔的開(kāi)口與輻射遮擋板連接件在同一水平面上，以免從冷氣導(dǎo)管小孔流出的冷卻空氣直接沖擊到輻射遮擋板連接件上，形成排氣阻力。

進(jìn)一步，所述的冷氣導(dǎo)管垂直矩形排氣段穿過(guò)上下端面，且冷氣導(dǎo)管露出矩形排氣段上下端面一段；露出一段便于和提供冷氣的氣源管道連接。

進(jìn)一步，所述的輻射遮擋板通過(guò)輻射遮擋板拉桿鉸接于矩形排氣段的前后兩端面；輻射遮擋板拉桿有兩個(gè)作用：一是在需要輻射遮擋板工作的時(shí)候起到對(duì)輻射遮擋板支撐；二是對(duì)輻射遮擋板起到推、拉作用，控制輻射遮擋板開(kāi)啟和關(guān)閉；輻射遮擋板可以在輻射遮擋板拉桿的作用下在矩形排氣段內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述的輻射遮擋板的中空結(jié)構(gòu)中布置了多個(gè)輻射遮擋板連接件；為了形成中空結(jié)構(gòu)、保持輻射遮擋板有一定的剛度、高溫下結(jié)構(gòu)不變形的作用，輻射遮擋板連接件的個(gè)數(shù)視輻射遮擋板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而定。

進(jìn)一步，所述的輻射遮擋板的上、下兩端與矩形排氣段的上、下端面間留有間隙，且間隙大于矩形排氣段四周的倒角半徑；以免輻射遮擋板在受熱或變形時(shí)卡死，影響其運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述的矩形排氣段形狀為四周倒角的矩形；且上下端面為短邊壁面，前后兩端面為長(zhǎng)邊壁面。

進(jìn)一步，所述的冷氣導(dǎo)管可以設(shè)置一個(gè)冷氣導(dǎo)管入口或者上下兩端口都設(shè)置。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的紅外抑制方法，其特征在于，具體步驟如下：

1）當(dāng)有紅外抑制需求的條件下，通過(guò)輻射遮擋板拉桿拉動(dòng)矩形排氣段內(nèi)緊貼其前后兩端面的輻射遮擋板，形成V型的結(jié)構(gòu)，且使得冷氣導(dǎo)管正好位于輻射遮擋板中空夾層處，V型尖部正對(duì)著圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段，也就是迎著發(fā)動(dòng)機(jī)排氣；

2）在冷氣導(dǎo)管中通入冷卻空氣，經(jīng)過(guò)冷氣導(dǎo)管小孔流出，進(jìn)入到輻射遮擋板的中空夾層內(nèi)部；

3）輻射遮擋板拉桿推動(dòng)兩片輻射遮擋板構(gòu)成V型結(jié)構(gòu)，對(duì)排氣噴管內(nèi)部的高溫部件形成有效遮擋，冷卻空氣從冷氣導(dǎo)管進(jìn)口進(jìn)入冷氣導(dǎo)管，再?gòu)睦錃鈱?dǎo)管小孔流出，繼而進(jìn)入輻射遮擋板夾層內(nèi)，進(jìn)入到輻射遮擋板的中空夾層內(nèi)的空氣一方面通過(guò)對(duì)流換熱方式帶走輻射遮擋板表面的熱量、降低其表面溫度；另一方面，流出中空夾層后進(jìn)一步可以在矩形排氣段內(nèi)部與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣混合，降低排氣溫度。

4）當(dāng)沒(méi)有紅外抑制需求的條件下，通過(guò)輻射遮擋板拉桿拉動(dòng)輻射遮擋板，使的輻射遮擋板緊貼于矩形排氣段前后兩端面；從而降低排氣噴管的排氣損失；此時(shí)的輻射遮擋板在輻射遮擋板拉桿的作用下，貼著矩形排氣段兩側(cè)長(zhǎng)邊內(nèi)壁面固定，這就對(duì)矩形排氣段上游的氣體幾乎沒(méi)有任何阻礙。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：

（1）本發(fā)明的排氣噴管，在排氣系統(tǒng)不需要降低輻射信號(hào)的時(shí)候，輻射遮擋板在輻射遮擋板拉桿的作用下，貼著矩形排氣段兩側(cè)長(zhǎng)邊內(nèi)壁面固定，對(duì)排氣幾乎沒(méi)有任何遮擋，從而幾乎沒(méi)有額外增加發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴管的流動(dòng)損失；

（2）當(dāng)在排氣系統(tǒng)需要降低輻射信號(hào)的時(shí)候，輻射遮擋板在輻射遮擋板拉桿的作用下，形成V型結(jié)構(gòu)，對(duì)排氣噴管內(nèi)部起到遮擋輻射的作用；同時(shí)，冷卻導(dǎo)管中流出的冷卻空氣對(duì)輻射遮擋板進(jìn)行有效冷卻，有效降低輻射遮擋板自身的輻射，從而大幅度降低排氣噴管的紅外輻射信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的立體示意圖；

圖2為本發(fā)明低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的整體側(cè)視圖；

圖3 為本發(fā)明低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的矩形排氣段內(nèi)部構(gòu)件立體示意圖；

圖4為本發(fā)明低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的矩形排氣段內(nèi)部構(gòu)件的截面示意圖；

圖5 為本發(fā)明低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的輻射遮擋板收起狀態(tài)示意圖；

圖6為本發(fā)明低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的冷氣導(dǎo)管；

其中，1-圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段， 2-矩形排氣段，3-冷氣導(dǎo)管，4-輻射遮擋板，5-輻射遮擋板拉桿， 6-排氣噴管進(jìn)口，7-冷氣導(dǎo)管進(jìn)口，8-冷氣導(dǎo)管小孔，9-輻射遮擋板連接件。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種低紅外輻射信號(hào)排氣噴管及其紅外抑制方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)指出此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1~2所示，本發(fā)明的低紅外輻射信號(hào)排氣噴管由圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段1、矩形排氣段2、冷氣導(dǎo)管3、輻射遮擋板4、輻射遮擋板拉桿5組成，其中圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段1與矩形排氣段2相連接，在矩形排氣段2的內(nèi)部，冷氣導(dǎo)管3垂直穿過(guò)矩形排氣段2的上、下兩個(gè)短邊端面，且冷氣導(dǎo)管3兩端伸出矩形排氣段2的上下短邊兩端壁。輻射遮擋板拉桿5的一端與輻射遮擋板4活動(dòng)鉸接，另一端與矩形排氣段2兩側(cè)的長(zhǎng)邊壁面的內(nèi)側(cè)鉸接。輻射遮擋板4可以在輻射遮擋板拉桿5的作用下在矩形排氣段2內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。

如圖3~4所示，輻射遮擋板4處于開(kāi)啟狀態(tài)，也就是左右兩塊輻射遮擋板4在輻射遮擋板拉桿5的作用下形成V型結(jié)構(gòu)，V型結(jié)構(gòu)的尖部正對(duì)著圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段1，即對(duì)著發(fā)動(dòng)機(jī)熱排氣的進(jìn)入方向，而冷氣導(dǎo)管3正好處于V型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且處于中空的輻射遮擋板4的中空夾層處；為了保持輻射遮擋板4的中空結(jié)構(gòu)不變形，在其中布置了多個(gè)輻射遮擋板連接件9，起到形成中空結(jié)構(gòu)、保持輻射遮擋板4有一定的剛度的作用，輻射遮擋板連接件9的個(gè)數(shù)視輻射遮擋板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而定。

如圖5所示，輻射遮擋板4在輻射遮擋板拉桿5的作用下，貼著矩形排氣段2兩側(cè)長(zhǎng)邊內(nèi)壁面固定，這就對(duì)矩形排氣段2上游的氣體幾乎沒(méi)有任何阻礙。

如圖6所示，冷氣導(dǎo)管3穿過(guò)位于矩形排氣段2的內(nèi)部，沿著管長(zhǎng)方向開(kāi)設(shè)了兩排多個(gè)冷氣導(dǎo)管小孔8，冷氣導(dǎo)管小孔8的開(kāi)口方向正對(duì)著輻射遮擋板4的中空夾層，且避免冷氣導(dǎo)管小孔8的開(kāi)口與輻射遮擋板連接件9在同一水平面上，以免從冷氣導(dǎo)管小孔8流出的冷卻空氣直接沖擊到輻射遮擋板連接件上，形成排氣阻力。

本發(fā)明的一種低紅外輻射信號(hào)排氣噴管的紅外抑制方法，具體如下：

排氣噴管進(jìn)口6與發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪出口對(duì)接、相連，發(fā)動(dòng)機(jī)熱排氣從排氣噴管進(jìn)口6流入本發(fā)明的排氣噴管，熱排氣經(jīng)過(guò)圓轉(zhuǎn)矩形過(guò)渡段1，進(jìn)入矩形排氣段2，在輻射遮擋板4的阻礙下分左右兩路流出矩形排氣段2，完成排氣噴管的排氣功能。為了達(dá)到降低輻射遮擋板4溫度和輻射的目的，從發(fā)動(dòng)機(jī)或其他裝置引入一股或兩股冷空氣，由冷氣導(dǎo)管進(jìn)口7進(jìn)入冷氣導(dǎo)管3，繼而由冷氣導(dǎo)管3上的冷氣導(dǎo)管小孔8流出，進(jìn)入輻射遮擋板4的中空夾層中，進(jìn)入夾層的冷卻空氣與輻射遮擋板4內(nèi)側(cè)表面進(jìn)行對(duì)流換熱，從而降低輻射遮擋板4的表面溫度。與輻射遮擋板4充分換熱的冷卻空氣從遮擋板4中空夾層中流出，再與發(fā)動(dòng)機(jī)熱排氣進(jìn)一步混合，降低噴管排氣溫度。

當(dāng)本發(fā)明的排氣噴管無(wú)需降低紅外輻射信號(hào)，輻射遮擋板拉桿5拉動(dòng)輻射遮擋板4向矩形排氣段2的兩側(cè)壁面運(yùn)動(dòng)，最終，輻射遮擋板4以及輻射遮擋板拉桿5緊貼矩形排氣段2的兩側(cè)壁面，幾乎對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)熱排氣沒(méi)有任何的排氣損失的影響。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，例如：輻射遮擋板V型結(jié)構(gòu)的角度、輻射遮擋板中空夾層厚度、通入冷氣導(dǎo)管的空氣流量、冷氣導(dǎo)管的直徑、冷氣導(dǎo)管上小孔的個(gè)數(shù)等，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。