一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构制造技术

本发明专利技术涉及一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构，该结构主要由进气导流罩、一个或多个微细管换热模块、过渡整流罩和螺栓组件等组成，微细管换热模块以一个或多个串行排列位于进气导流罩和过渡整流罩之间。其中，微细管换热模块又包括环柱形换热微细管束、抑振支板和轴向旋流换向器、预冷器机匣、支撑筒、内压紧环、外压紧环、抑振支板锁紧螺钉和压紧环锁紧螺钉。该结构采用可扩展式结构，通过在进气导流罩和过渡整流罩之间串联设置多个微细管换热模块，满足对发动机对不同工作速域和进气条件的冷却需求。该进气冷却结构不仅可以有效减少来流被冷却气体流经冷却结构的流动损失，而且具有扩展性好、工作速域宽、结构可靠性高等特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构


[0001]本专利技术属于预冷器吸气式发动机结构设计领域，具体涉及一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构。

技术介绍

[0002]预冷器是预冷吸气式发动机的核心部件，利用进气冷却结构可将空气压气机进口的气体进行预先冷却，降低空气压气机进口的气体温度，进而提高压气机进口气体的质量流量和减少压气机的压缩功消耗，拓宽压气机的高效工作范围，使发动机能够适应高速飞行，是空天动力的重要发展方向之一。
[0003]为满足预冷吸气式发动机的应用要求，预冷器要求具有换热功率大、功率密度高、轻量化、高紧凑性、低流阻等特点。进气冷却结构的工作载荷环境复杂，特别是在高马赫飞行条件下，其工作环境变得尤为严酷，承受着高温、高压来流空气的高速冲击。预冷器不仅要求具有良好的换热性能，而且还要求具有高可靠性，能够保证其高效换热性能的充分发挥。
[0004]现有的预冷器普遍采用渐开线性微细管换热膜片组装而成，具体为，首先按设计尺寸将换热微细管进行切割并成型为具有渐开线的形状特征；然后，通过焊接工艺将几十根甚至上百根直径相同的微细管与集气管等焊接在一起，形成预冷器的换热膜片单元；最后，将若干个渐开线性换热膜片单元安装在框架上，形成完整的预冷器结构。这种结构使得预冷器的外围连接管路复杂、密封部位较多，同时也使得预冷器的结构可靠性保证难度大。
[0005]针对预冷吸气式发动机进气冷却结构的高可靠性、低流阻、高效换热等需求，通过合理设计发动机的进气冷却结构，在实现高效换热需求的同时，降低发动机进气的流动损失，保证结构的工作可靠性。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构。采用可扩展式结构，通过在进气导流罩和过渡整流罩之间串联设置多个微细管换热模块，能够满足对发动机对不同工作速域和进气条件的冷却需求。
[0007]一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构，包括进气导流罩、一个或多个微细管换热模块、过渡整流罩和螺栓组件，所述微细管换热模块以一个或多个串行排列位于进气导流罩和过渡整流罩之间，所述进气冷却结构中的来流气体沿轴向从进气冷却结构中靠近进气导流罩的一侧进入，从进气冷却结构中靠近过渡整流罩的一侧流出。
[0008]所述进气导流罩位于宽域扩展式低流阻进气冷却结构的进气端，并安装在靠近进气端的微细管换热模块上，所述进气导流罩为锥筒形结构，所述进气导流罩的底部有安装环面，所述进气导流罩的安装环面上有同靠近进气端的微细管换热模块的进气侧相装配定位的环形凸台，所述进气导流罩的安装环面上沿周向均布有螺纹孔。
[0009]所述微细管换热模块包括环柱形换热微细管束、抑振支板和轴向旋流换向器、预
冷器机匣、支撑筒、内压紧环、外压紧环、抑振支板锁紧螺钉和压紧环锁紧螺钉。
[0010]所述过渡整流罩位于宽域扩展式低流阻进气冷却结构的排气端，所述过渡整流罩的进气端同微细管换热模块的排气端相连接，所述过渡整流罩的排气端同发动机的压气机进气机匣相连接，所述过渡整流罩的内部设有轴向整流板，以保证进入发动机压气机机匣气流的均匀性。
[0011]所述螺栓组件用于多个微细管换热模块之间以及微细管换热模块同过渡整流罩之间的连接装配。
[0012]所述环柱形换热微细管束由多层微细管扇沿轴向错位排布组成，所述环柱形换热微细管束的微细管扇中的微细管为耐高温开口环形薄壁管，所述微细管扇中的微细管沿径向均匀排布，所述环柱形换热微细管束中的微细管穿过抑振支板上的周向通孔，所述环柱形换热微细管束中的微细管的一端同轴向旋流换向器的冷却工质流入挡板上的通孔相装配，所述环柱形换热微细管束中的微细管的另一端同轴向旋流换向器的冷却工质流出挡板上的通孔相装配。
[0013]所述抑振支板安装在预冷器机匣和支撑筒之间，所述抑振支板上设有同换热微细管束相装配的周向通孔，所述抑振支板的顶端有同预冷器机匣里侧轴向凹槽相装配的T型凸台，所述抑振支板的底端有同支撑筒的外侧轴向凹槽相装配的T型凸台，所述抑振支板顶端的T型凸台上有用于安装抑振支板锁紧螺钉的径向螺纹孔，所述抑振支板底端的T型凸台上有用于安装抑振支板锁紧螺钉的径向螺纹盲孔。
[0014]所述轴向旋流换向器包括冷却工质流入挡板、换向板、冷却工质流出挡板和锁紧螺栓，所述轴向旋流换向器顶部安装在预冷器机匣的里侧轴向凹槽中，所述轴向旋流换向器底部安装在支撑筒的外侧轴向凹槽中，所述轴向旋流换向器靠近冷却工质流入一端的侧面同预冷器机匣的里侧轴向凹槽的轴向底面以及支撑筒的外侧轴向凹槽的轴向底面相接触，所述轴向旋流换向器靠近冷却工质流出一端的侧面同内压紧环和外压紧环相接触，所述锁紧螺栓用于将冷却工质流入挡板、换向板和冷却工质流出挡板的装配结构进行固定锁紧。
[0015]所述轴向旋流换向器的冷却工质流入挡板位于换向板的左侧，所述冷却工质流入挡板为楔形结构，所述冷却工质流入挡板上有同换热微细管束一端相装配的通孔，所述冷却工质流入挡板靠近轴向低温端并同换向板相接触的一侧有冷却工质集流槽，所述冷却工质流入挡板靠近预冷器机匣的顶部有与冷却工质流入集流槽相联通的冷却工质注入孔，所述冷却工质流入挡板上有同换向板密封环槽相装配的环形凸台，所述冷却工质流入挡板靠近环形凸台的外侧有用于安装锁紧螺栓的沉孔及通孔。
[0016]所述轴向旋流换向器的换向板的两侧分别同冷却工质流入挡板和冷却工质流出挡板相贴紧装配，所述换向板为楔形结构，所述换向板上有沿轴向的螺旋通孔，所述换向板上的螺旋通孔的一侧同冷却工质流入挡板上用于安装换热微细管束的通孔以及冷却工质流入集流槽相对应，所述换向板上的螺旋通孔的另一侧同冷却工质流出挡板上用于安装换热微细管束的通孔以及冷却工质流出集流槽相对应，所述换向板的两侧外缘有分别同冷却工质流入挡板的环形凸台以及冷却工质流出挡板的环形凸台相装配的密封环槽，所述换向板的两侧靠近密封环槽的外侧有用于安装锁紧螺栓的螺纹孔。
[0017]所述轴向旋流换向器的冷却工质流出挡板位于换向板的右侧，所述冷却工质流出
挡板为楔形结构，所述冷却工质流出挡板上有同换热微细管束一端相装配的通孔，所述冷却工质流出挡板靠近轴向高温端并同换向板相接触的一侧有冷却工质流出集流槽，所述冷却工质流出挡板靠近预冷器机匣的顶部有与冷却工质流出集流槽相联通的冷却工质输出孔，所述冷却工质流出挡板上有同换向板密封环槽相装配的环形凸台，所述冷却工质流出挡板靠近环形凸台的外侧有用于安装锁紧螺栓的沉孔及通孔。
[0018]所述预冷器机匣位于环柱形换热微细管束的径向外侧，所述预冷器机匣的两端有径向凸缘，所述预冷器机匣的进气侧一端的径向凸缘上有用于安装压紧环锁紧螺钉的轴向螺纹孔，所述预冷器机匣的进气侧端面上有用于安装外压紧环的沉台，所述预冷器机匣的内侧沿轴向设有同抑振支板和轴向旋流换向器相装配的轴向凹槽，所述预冷器机匣的轴向凹槽的径向底部设有安装抑振支板锁紧螺钉的径向通孔。
[0019]所述支撑筒位于环柱形换热微细管束的径向里侧，所述支撑筒靠近进气侧的一端有伸向轴心的径向凸缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构，其特征在于：包括进气导流罩(1)、一个或多个微细管换热模块(2)、过渡整流罩(3)和螺栓组件，所述微细管换热模块(2)以一个或多个串行排列位于进气导流罩(1)和过渡整流罩(3)之间，所述进气冷却结构中的来流气体沿轴向从进气冷却结构中靠近进气导流罩的一侧进入，从进气冷却结构中靠近过渡整流罩的一侧流出；所述进气导流罩(1)位于宽域扩展式低流阻进气冷却结构的进气端，并安装在靠近进气端的微细管换热模块(2)上，所述进气导流罩(1)为锥筒形结构，所述进气导流罩(1)的底部有安装环面，所述进气导流罩(1)的安装环面上有同靠近进气端的微细管换热模块的进气侧相装配定位的环形凸台，所述进气导流罩(1)的安装环面上沿周向均布有螺纹孔；所述微细管换热模块(2)包括环柱形换热微细管束(4)、抑振支板(5)和轴向旋流换向器(6)、预冷器机匣(7)、支撑筒(8)、内压紧环(9)、外压紧环(10)、抑振支板锁紧螺钉和压紧环锁紧螺钉；所述过渡整流罩(3)位于宽域扩展式低流阻进气冷却结构的排气端，所述过渡整流罩(3)的进气端同微细管换热模块(2)的排气端相连接，所述过渡整流罩(3)的排气端同发动机的压气机进气机匣相连接，所述过渡整流罩(3)的内部设有轴向整流板，以保证进入发动机压气机机匣气流的均匀性；所述螺栓组件用于多个微细管换热模块(2)之间以及微细管换热模块(2)同过渡整流罩(3)之间的连接装配；所述环柱形换热微细管束(4)由多层微细管扇沿轴向错位排布组成，所述环柱形换热微细管束(4)的微细管扇中的微细管为耐高温开口环形薄壁管，所述微细管扇中的微细管沿径向均匀排布，所述环柱形换热微细管束(4)中的微细管穿过抑振支板(5)上的周向通孔，所述环柱形换热微细管束(4)中的微细管的一端同轴向旋流换向器(6)的冷却工质流入挡板上的通孔相装配，所述环柱形换热微细管束(4)中的微细管的另一端同轴向旋流换向器(6)的冷却工质流出挡板上的通孔相装配；所述抑振支板(5)安装在预冷器机匣(7)和支撑筒(8)之间，所述抑振支板(5)上设有同换热微细管束相装配的周向通孔，所述抑振支板(5)的顶端有同预冷器机匣(7)里侧轴向凹槽相装配的T型凸台，所述抑振支板(5)的底端有同支撑筒(8)的外侧轴向凹槽相装配的T型凸台，所述抑振支板(5)顶端的T型凸台上有用于安装抑振支板锁紧螺钉的径向螺纹孔，所述抑振支板(5)底端的T型凸台上有用于安装抑振支板锁紧螺钉的径向螺纹盲孔；所述轴向旋流换向器(6)包括冷却工质流入挡板、换向板、冷却工质流出挡板和锁紧螺栓，所述轴向旋流换向器(6)顶部安装在预冷器机匣(7)的里侧轴向凹槽中，所述轴向旋流换向器(6)底部安装在支撑筒(8)的外侧轴向凹槽中，所述轴向旋流换向器(6)靠近冷却工质流入一端的侧面同预冷器机匣(7)的里侧轴向凹槽的轴向底面以及支撑筒(8)的外侧轴向凹槽的轴向底面相接触，所述轴向旋流换向器(6)靠近冷却工质流出一端的侧面同内压紧环(9)和外压紧环(10)相接触，所述锁紧螺栓用于将冷却工质流入挡板、换向板和冷却工质流出挡板的装配结构进行固定锁紧。2.根据权利要求1所述的一种宽域扩展式低流阻进气冷却结构，其特征在于：所述预冷器机匣(7)位于环柱形换热微细管束(4)的径向外侧，所述预冷器机匣(7)的两端有径向凸缘，所述预冷器机匣(7)的进气侧一端的径向凸缘上有用于安装压紧环锁紧螺钉的轴向螺
纹孔，所述预冷器机匣(7)的进气侧端面上有用于安装外压紧环(10)的沉台，所述预冷器机匣(7)的内侧沿轴向设有同抑振支板(5)和轴向旋流换向器(6)相装配的轴向凹槽，所述预冷器机匣(7)的轴向凹槽的径向底部设有安装抑振支板锁紧螺钉的径向通孔。3.根据权利要求1所述的一种宽域扩展式低流阻进气冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正，王阿娜，王博文，顾美丹，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：