一种带可调锥形腔体的隐身排气管制造技术

本发明专利技术公开了一种带可调锥形腔体的隐身排气管，包括排气系统，排气系统包括外涵道、内涵道、支板、中心锥、喷管壁面、伸缩套筒、锥形腔体和气溶胶注入装置，伸缩套筒设置在排气系统中心锥锥顶上，伸缩套筒包括内套筒和外套筒，内套筒穿过锥形腔体与设置在锥形腔体内部的气溶胶注入装置连通，锥形腔体内部设置有若干个气溶胶存储装置，气溶胶存储装置与气溶胶注入装置连通，气溶胶注入装置上连接有若干气溶胶排出管道，气溶胶排出管道出口设置在锥形腔体外表面，气溶胶注入装置内部设置有气泵，本发明专利技术兼顾飞机对排气管的隐身要求同时，避免了高温壁面进行涂覆带来的吸波介质容易损耗和脱落以及使用S弯结构的排气管带来的较大推力损失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种带可调锥形腔体的隐身排气管
本专利技术涉及航空发动机排气系统
，尤其涉及一种带可调锥形腔体的隐身排气管。
技术介绍
飞机的隐身性能主要由红外隐身和雷达隐身两部分组成。雷达隐身能力主要由飞机的雷达散射截面决定，与飞机的几何参数、物理参数、雷达波参数以及飞机与雷达的相对姿态角有关。排气系统的尾喷管作为典型腔体结构，成为了飞机的强散射源之一，同时也是飞机后向的主要散射源。此外，飞机的红外特性在3μm－5μm波段内主要受排气系统尾喷管的影响。发动机的尾喷管是飞机后向的主要红外辐射源，尾喷管的辐射强度在上述波段内，占全机红外辐射强度的90％以上。因此，排气系统的尾喷管影响着飞机的隐身能力，对排气管进行红外与雷达隐身设计能够提升飞机的隐身性能。排气系统的尾喷管使气流加速膨胀将燃气的内能转化为动能，为飞机提供推力。以此为目的，排气系统的尾喷管通常分为两类，一类是收敛喷管，另一类是拉瓦尔喷管。部分发动机在地面状态，喷管工作在低落压比工况，此时收敛喷管能够使排气管工作在最佳状态；在高空状态，喷管工作在高落压比工况，此时燃气在收敛喷管出口处还有很多内能，气流会在喷管外继续膨胀。拉瓦尔喷管则可以使较多的燃气内能转化为动能，从而产生更大的推力。但在地面低落压比工况下，拉瓦尔喷管的扩张段会使得管道内发生气流分离，进而使喷管性能下降。目前，大多数喷管为了兼顾大范围的落压比，通常设计为可调喷管。一般可调面积的轴对称喷管通过作动机构和喷管扩张段的鱼鳞片实现了喷管面积的调节，但这样设计的轴对称喷管不能遮蔽高温部件，高温环境也带来了隐身涂覆材料易脱落等问题，给喷管的隐身设计带了很多难以克服的困难。为使的喷管具有低红外辐射和电磁散射特性，S弯或双S弯喷管被应用到喷管设计中，但一般S弯喷管均为面积不可调节的管道，虽然具有好的隐身性能但推力损失较大，此外，发动机在安装S弯喷管后也会带来比较复杂的排气管与发动机匹配问题。因此，设计出具备良好气动性能、不错的隐身能力以及低的维护成本的喷管成为了关键。
技术实现思路
本专利技术的目的：提供一种带可调锥形腔体的隐身排气管，以实现飞机全飞行包线范围内的喷管能够具有最佳性能，同时又具备低红外辐射特性和弱电磁散射的特征，以兼顾飞机对排气管的隐身要求，同时可以避免对高温壁面进行涂覆带来的吸波介质容易损耗和脱落的不利影响以及使用S弯结构的排气管带来的较大推力损失的问题。本专利技术的技术方案：一种带可调锥形腔体的隐身排气管，包括排气系统，所述的排气系统包括外涵道、内涵道、支板、中心锥、喷管壁面和混合器，外涵道设置在内涵道外侧，所述的中心锥设置在混合器内部，所述的支板设置在中心锥外侧，还包括伸缩套筒、锥形腔体和气溶胶注入装置，所述的伸缩套筒设置在中心锥锥顶上，所述的伸缩套筒包括内套筒和外套筒，所述的内套筒穿过锥形腔体与设置在锥形腔体内部的气溶胶注入装置连通，所述的锥形腔体内部设置有若干个气溶胶存储装置，所述的气溶胶存储装置与气溶胶注入装置连通，所述的气溶胶注入装置上连接有若干气溶胶排出管道，所述的气溶胶排出管道出口设置在锥形腔体外表面，所述的气溶胶注入装置内部设置有气泵。所述的锥形腔体(12)前端覆盖有一层隔热层(8)，所述的隔热层(8)由前隔热层(8a)、中隔热层(8b)、后隔热层(8c)三层金属薄壁组成，三层金属薄壁形成了两个隔热腔体。所述的气溶胶排出管道出口上还连接有若干分支管道，所述的分支管道出口设置在锥形腔体表面后部。所述的内套筒穿过锥形腔体表面的隔热层处的筒壁上还设置有若干出气孔。所述的锥形腔体后部表面上涂覆有一层吸波介质。所述的金属薄壁厚度为2－3mm。本专利技术的优点：提出一种带可调锥形腔体的隐身排气管，解决了排气管在地面低落压比和高空高落压比下的喷管不在最佳工作状态的问题，并且考虑了排气系统的红外隐身和雷达隐身问题，消除了轴对称排气管红外辐射强度高、雷达散射特性大的问题。具体优点如下：(1)锥形腔体对排气系统中心锥、涡轮出口等高温部件的直接遮挡能够显著降低后向小角度范围内的红外辐射强度。此外，内套筒利用来自中心锥的冷却气流对锥形腔体壁面进行冷却，使其壁面温度和喷管排气温度降低，进一步降低排气系统红外辐射强度，提高排气系统的红外隐身性能。(2)锥形腔体内置气溶胶注入装置，气溶胶通过气溶胶排出管道经锥形腔体表面进入到燃气尾焰中，可与尾焰发生化学反应，改变燃气的组分，使燃气的主要光谱发射波段偏离3μm－5μm波段，从而达到降低中波红外辐射强度的目的；也可以喷射遮蔽性质的气溶胶，形成能够包裹燃气尾焰和高温壁面的遮蔽层，从而达到降低红外辐射强度的目的，提高排气系统的红外隐身性能。(3)锥形腔体对排气管内部的遮挡作用，使雷达波不易在入射方向上形成镜面反射，也避免了小角度范围排气管内部的角反射作用，从而降低了排气系统的雷达散射截面积，提高排气系统的雷达隐身性能。(4)锥形腔体在喷管出口附近，远离内涵道高温燃气出口，燃气温度相比中心锥附近温度较低，且经过波瓣混合器的掺混后燃气温度进一步降低，在锥形后部壁面涂覆吸波介质，不受高温燃气的影响、吸波介质不易脱落、易于维护等优点。(5)在排气管道出口部位采用可调锥形腔体设计，在地面低落压比下，喷管流通面积为收敛管道，在高空高落压比工况下，喷管为流通面积为收敛－扩张管道，从而可以在高空工况下提供更多的推力，此外，锥形腔体可调结构，可以根据不同飞行工况，对喷管的喉部面积进行调节使喷管处于最佳工作状态，避免了使用S弯结构的排气管带来的较大推力损失的问题。附图说明图1为本专利技术安装位置示意图；图2为本专利技术外观结构示意图；图3为本专利技术锥形腔体示意图；图中标识：1、外涵道，2、外涵道，3、支板，4、中心锥，5、喷嘴壁面，6、混合器，7、伸缩套筒，8、隔热层，9、气溶胶排出管道，10、气溶胶注入装置，11、气溶胶存储装置，12、锥形腔体，13、锥形腔体排气孔，8a、前隔热层，8b、中隔热层，8c、后隔热层。具体实施方式一种带可调锥形腔体的隐身排气管，包括排气系统，所述的排气系统包括外涵道1、内涵道2、支板3、中心锥4、喷管壁面5和混合器6，外涵道1设置在内涵道2外侧，所述的中心锥4设置在混合器6内部，所述的支板3设置在中心锥4外侧，还包括伸缩套筒7、锥形腔体12和气溶胶注入装置10，所述的伸缩套筒7设置在中心锥4锥顶上，所述的伸缩套筒7包括内套筒和外套筒，伸缩套筒主要是功能是将中心锥内的冷却气流引入锥形腔体12中，所述的内套筒穿过锥形腔体12与设置在锥形腔体12内部的气溶胶注入装置10连通，所述的锥形腔体12内部设置有若干个气溶胶存储装置11，所述的气溶胶存储装置11与气溶胶注入装置10连通，所述的气溶胶注入装置10上连接有若干气溶胶排出管道9，所述的气溶胶排出管道9出口设置在锥形腔体12外表面，所述的气溶胶注入装置10内部设置有气泵。所述的锥形腔体(12)前端覆盖有一层隔热层(8)，所述的隔热层(8)由前隔热层(8a)、中隔热层(8b)、后隔热层(8c)三层金属薄壁组成，三层金属薄壁形成了两个隔热腔体。所述的气溶胶排出管道9出口上还连接有若干分支管道，所述的分支管道出口设置在锥形腔体12表面后部。所述的内套筒穿过锥形腔体12表面的隔热层8处的筒壁上还设置有若干出气孔，用于冷却隔热层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带可调锥形腔体的隐身排气管，包括排气系统，所述的排气系统包括外涵道(1)、内涵道(2)、支板(3)、中心锥(4)、喷管壁面(5)和混合器(6)，外涵道(1)设置在内涵道(2)外侧，所述的中心锥(4)设置在混合器(6)内部，所述的支板(3)设置在中心锥(4)外侧，其特征在于：还包括伸缩套筒(7)、锥形腔体(12)和气溶胶注入装置(10)，所述的伸缩套筒(7)设置在中心锥(4)锥顶上，所述的伸缩套筒(7)包括内套筒和外套筒，所述的内套筒穿过锥形腔体(12)与设置在锥形腔体(12)内部的气溶胶注入装置(10)连通，所述的锥形腔体(12)内部设置有若干个气溶胶存储装置(11)，所述的气溶胶存储装置(11)与气溶胶注入装置(10)连通，所述的气溶胶注入装置(10)上连接有若干气溶胶排出管道(9)，所述的气溶胶排出管道(9)出口设置在锥形腔体(12)外表面，所述的气溶胶注入装置(10)内部设置有气泵。

【技术特征摘要】
1.一种带可调锥形腔体的隐身排气管，包括排气系统，所述的排气系统包括外涵道(1)、内涵道(2)、支板(3)、中心锥(4)、喷管壁面(5)和混合器(6)，外涵道(1)设置在内涵道(2)外侧，所述的中心锥(4)设置在混合器(6)内部，所述的支板(3)设置在中心锥(4)外侧，其特征在于：还包括伸缩套筒(7)、锥形腔体(12)和气溶胶注入装置(10)，所述的伸缩套筒(7)设置在中心锥(4)锥顶上，所述的伸缩套筒(7)包括内套筒和外套筒，所述的内套筒穿过锥形腔体(12)与设置在锥形腔体(12)内部的气溶胶注入装置(10)连通，所述的锥形腔体(12)内部设置有若干个气溶胶存储装置(11)，所述的气溶胶存储装置(11)与气溶胶注入装置(10)连通，所述的气溶胶注入装置(10)上连接有若干气溶胶排出管道(9)，所述的气溶胶排出管道(9)出口设置在锥形腔体(12)外表面，所述的气溶胶注入装置(10)内部设...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，周红，邓文剑，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61