本发明专利技术公开了一种用于改善振动特性的尾喷管结构，涉及航空发动机和燃气轮机结构领域，包括设置在外涵道机匣下游的收敛段喷管和延伸段喷管，通过在收敛段喷管和延伸段喷管的适当部位套设薄壁套筒，利用喷管外壁局部区域设置双层壁结构，最大限度的减少重量增加，从而有效提高尾喷管刚度，调频效果明显，提高尾喷管的寿命和可靠性。当采用这种新型尾喷管结构时，其结构简单，适合批量生产，便于安装、维护和更换，对于航空发动机和燃气轮机有广泛应用前景。用前景。用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种用于改善振动特性的尾喷管结构
[0001]本专利技术涉及航空发动机和燃气轮机结构领域，涉及一种用于改善振动特性的尾喷管结构，以解决现有尾喷管设计时通过在喷管上焊接加强箍或加强肋等手段常常无法满足调频需求的技术问题，提高尾喷管的寿命和可靠性。
技术介绍
[0002]尾喷管位于航空发动机涡轮下游，是排气结构的主要零件。其作用是使涡轮后的燃气继续膨胀，将燃气的部分热能变为动能，使燃气以很高的速度从喷口喷出。尾喷管是收敛形的薄壁锥筒，振动模态密集，当激振频率与尾喷管的固有频率相等时，尾喷管会发生共振。一旦发生强迫共振，很容易使喷管产生高周疲劳，造成尾喷管以至于发动机的故障。发动机在整个工作范围内，尾喷管无法完全避开所有共振。因此在设计阶段来保证尾喷管在经常工作的状态下避开主要有害共振。飞机结构允许的排气位置与发动机之间距离较长，需要延长喷管长度，使得振动特性进一步恶化，为减振设计带来更大的挑战。
[0003]为了保证尾喷管可靠的工作，有效的加强刚性是非常必要的。一般加强刚性的方法是在喷管上焊接加强箍或加强肋。但由于尾喷管较薄，加强箍厚度的调整裕度较小，使得频率调整范围也较窄，常常无法满足调频的需求。若重新设计尾喷管必然会延长设计周期，增加设计难度。因此迫切需要提出一种更优的能够改善振动特性的尾喷管结构方案。
技术实现思路
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]针对现有技术中的技术缺陷，本专利技术为解决现有尾喷管设计时通过在喷管上焊接加强箍或加强肋等手段常常无法满足调频需求的技术问题，提供了一种用于改善振动特性的尾喷管结构，通过在收敛段喷管和延伸段喷管的适当部位套设薄壁套筒，利用喷管外壁局部区域设置双层壁结构，从而有效提高尾喷管刚度，调频效果明显，提高尾喷管的寿命和可靠性。当采用这种新型尾喷管结构时，其结构简单，适合批量生产，便于安装、维护和更换，对于航空发动机和燃气轮机有广泛应用前景。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0008]一种用于改善振动特性的尾喷管结构，包括一收敛段喷管和一延伸段喷管，所述收敛段喷管的前端固定设置在外涵道机匣的下游端，所述延伸段喷管的前端固定设置在所述收敛段喷管的后端，其特征在于，
[0009]所述收敛段喷管的前端与后端之间的外壁区域上随形固定套设至少一具有一定轴向长度的第一薄壁套筒，且所述第一薄壁套筒在径向上与所述收敛段喷管的外壁之间具有间隙，所述第一薄壁套筒的前后两端分别与所述收敛段喷管的前后两端之间在轴向上具有间距；
[0010]所述延伸段喷管的前端与后端之间的外壁区域上至少随形固定套设一第二薄壁
套筒和一第三薄壁套筒，所述第二薄壁套筒、第三薄壁套筒在径向上与所述延伸段喷管的外壁之间具有间隙，所述第二薄壁套筒靠近所述延伸段喷管的前端设置并在轴向上与所述延伸段喷管的前端具有间距，所述第三薄壁套筒靠近所述延伸段喷管的后端设置且其后端基本与所述延伸段喷管的后端平齐，所述第二薄壁套筒与第三薄壁套筒之间在轴向上具有间距。
[0011]在进一步地实施方案中，所述延伸段喷管的轴向长度大于所述收敛段喷管，所述延伸段喷管的前端通过紧固件固定设置在所述收敛段喷管的后端。
[0012]在进一步地实施方案中，所述第一薄壁套筒、第二薄壁套筒、第三薄壁套筒各自通过设置在其前后两端内壁上的环形凸肋固定设置在喷管外壁上，并保持与喷管外壁之间具有径向间隙。
[0013]在进一步地实施方案中，所述收敛段喷管通过其前端面上设置的一前安装边与外涵道机匣固定连接；所述收敛段喷管外壁处沿轴向前后设置2个环形凸肋，两个环形凸肋之间设置一第一薄壁套筒；所述收敛段喷管通过其后端面上设置的一后安装边与延伸段喷管固定连接。
[0014]在进一步地实施方案中，所述收敛段喷管通过其前端面上设置的一前安装边与收敛段喷管的后端固定连接；所述延伸段喷管外壁处沿轴向设置4个环形凸肋，用以固定设置所述第二薄壁套筒、第三薄壁套筒。
[0015]在进一步地实施方案中，所述收敛段喷管前安装边处设置有多个安装孔和顶丝孔。
[0016]在进一步地实施方案中，所述收敛段喷管和延伸段喷管安装边上设置有止口定位结构，并通过卡箍实现固定连接。
[0017]在进一步地实施方案中，所述收敛段喷管和延伸段喷管均由高温合金材料制成。
[0018]在进一步地实施方案中，所述尾喷管结构上的凸肋数量和尺寸可根据振动设计结果进行优化调整。
[0019]在进一步地实施方案中，所述尾喷管结构上的薄壁套筒尺寸可根据振动设计结果进行优化调整。
[0020]在进一步地实施方案中，所述尾喷管结构通过设置各所述凸肋和薄壁套筒，在不大幅度增加重量的前提下，增大尾喷管的外径，从而增加尾喷管的刚度，从而增加尾喷管的刚度，避开共振转速，改善其振动特性。
[0021]由于在工作范围内延伸段喷管较收敛段喷管更容易产生共振，延伸段喷管仅设计一段薄壁套筒，其共振转速无法调出工作范围，因此根据喷管振型，优化设计凸肋位置，在收敛段喷管的外壁上设置一段薄壁套筒，延伸段喷管的外壁上设置两段薄壁套筒，并可根据实际情况对套筒段数进行优化调整，以满足振动设计要求。
[0022](三)有益效果
[0023]同现有技术相比，本专利技术的用于降低热应力的涡轮导向器结构至少具有以下显著的技术效果：
[0024](1)在尾喷管外壁的局部区域上设置双层壁结构，从而有效提高尾喷管刚度，调频效果明显，提高尾喷管的寿命和可靠性。当采用这种新型尾喷管结构时，其结构简单，适合批量生产，便于安装、维护和更换，对于航空发动机和燃气轮机有广泛应用前景；
[0025](2)尾喷管上的环形凸肋、薄壁套筒的数量和尺寸可根据振动设计结构进行优化调整。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例的用于用于改善振动特性的尾喷管结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例的新型尾喷管结构与其他部件连接示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例所针对的尾喷管结构减振优化设计前后对比图。
[0029]附图标记说明：
[0030]收敛段喷管1，延伸段喷管2，前安装边3，第一薄壁套筒4，环形凸肋5，第二薄壁套筒6，第三薄壁套筒7，环形凸肋8，外涵道机匣9，螺栓10，波瓣11。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的用于改善振动特性的尾喷管结构，其主要结构示意图如图1所示，包括设置在外涵道机匣本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于改善振动特性的尾喷管结构，包括一收敛段喷管和一延伸段喷管，所述收敛段喷管的前端固定设置在外涵道机匣的下游端，所述延伸段喷管的前端固定设置在所述收敛段喷管的后端，其特征在于，所述收敛段喷管的前端与后端之间的外壁区域上随形固定套设至少一具有一定轴向长度的第一薄壁套筒，且所述第一薄壁套筒在径向上与所述收敛段喷管的外壁之间具有间隙，所述第一薄壁套筒的前后两端分别与所述收敛段喷管的前后两端之间在轴向上具有间距；所述延伸段喷管的前端与后端之间的外壁区域上至少随形固定套设一第二薄壁套筒和一第三薄壁套筒，所述第二薄壁套筒、第三薄壁套筒在径向上与所述延伸段喷管的外壁之间具有间隙，所述第二薄壁套筒靠近所述延伸段喷管的前端设置并在轴向上与所述延伸段喷管的前端具有间距，所述第三薄壁套筒靠近所述延伸段喷管的后端设置且其后端基本与所述延伸段喷管的后端平齐，所述第二薄壁套筒与第三薄壁套筒之间在轴向上具有间距。2.根据上述权利要求所述的一种用于改善振动特性的尾喷管结构，其特征在于，所述延伸段喷管的轴向长度大于所述收敛段喷管，所述延伸段喷管的前端通过紧固件固定设置在所述收敛段喷管的后端。3.根据上述权利要求所述的一种用于改善振动特性的尾喷管结构，其特征在于，所述第一薄壁套筒、第二薄壁套筒、第三薄壁套筒各自通过设置在其前后两端内壁上的环形凸肋固定设置在喷管外壁上，并保持与喷管外壁之间具有径向间隙。4.根据上述权利要求所述的一种用于改善振动特性的尾...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，蒋文婷，刘棣，冯引利，李佳琦，莫古云，钟文元，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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