一种流量匹配的组合排气机匣制造技术

本发明专利技术涉及航空发动机喷管技术领域，公开了一种流量匹配的组合排气机匣，包括设置于喷管内的排气机匣本体和中心锥；排气机匣本体内壁与中心锥外壁之间环向均匀安装有导流叶栅，中心锥外壁、排气机匣本体内壁以及相邻两个导流叶栅合围形成内涵排气通道，内涵排气通道包括间隔分布的收缩扩张流道和收缩流道，排气机匣本体外壁与喷管之间为外涵排气通道。本发明专利技术可以实现内涵气流、外涵气流在排气机匣本体末端的高效混合，能够获得发动机在稳定转速下的内涵高压流量的同时，内涵高压流量不会受外涵流量变化的影响；规避了外涵流量的变化会引起内涵流量的随动变化的问题，确保内涵高压流量的精确设计，进而满足发动机喷管高、低压流量的精准匹配。的精准匹配。的精准匹配。

【技术实现步骤摘要】
一种流量匹配的组合排气机匣


[0001]本专利技术涉及航空发动机喷管
，公开了一种流量匹配的组合排气机匣。

技术介绍

[0002]伴随着航空工业的发展，为了追求飞机使用的最高经济使用性价比，导致对发动机的经济适用性要求提高。
[0003]传统的排气机匣和混合器方案存在内涵高压流量易受外涵流量变化影响、且对排气空间要求大等缺点，因而无法实现在紧凑空间内对内涵高压流量精确设计，且无法满足对核心机状态的精确控制的目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种流量匹配的组合排气机匣，可以实现内涵气流、外涵气流在排气机匣本体末端的高效混合，能够获得发动机在稳定转速下的内涵高压流量的同时，内涵高压流量不会受外涵流量变化的影响；规避了外涵流量的变化会引起内涵流量的随动变化的问题，确保内涵高压流量的精确设计，进而满足发动机喷管高、低压流量的精准匹配。
[0005]为了实现上述技术效果，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种流量匹配的组合排气机匣，包括同轴设置于喷管内的排气机匣本体和中心锥；所述排气机匣本体内壁与所述中心锥外壁之间环向均匀安装有导流叶栅，所述中心锥外壁、所述排气机匣本体内壁以及相邻两个所述导流叶栅合围形成环形均匀分布的内涵排气通道，所述内涵排气通道包括间隔分布的收缩扩张流道和收缩流道，其中所述收缩扩张流道由所述中心锥外壁、相邻两个所述导流叶栅以及设置于排气机匣本体内壁的收扩壁组件合围形成；所述收缩流道由所述中心锥外壁、相邻两个所述导流叶栅以及设置于排气机匣本体尾部的收缩壁组件合围形成；所述排气机匣本体外壁与所述喷管之间为外涵排气通道。
[0007]进一步地，收扩壁组件包括第一收缩段和第一扩张段，所述第一收缩段与中心锥中轴线之间的夹角范围为10
°
～30
°
；所述第一扩张段与中心锥中轴线之间的夹角小于等于28
°
。
[0008]进一步地，收缩扩张流道对应的排气机匣本体尾部设置有第二扩张段，所述第二扩张段与中心锥中轴线之间的夹角大于等于2
°
且小于等于5
°
。
[0009]进一步地，收缩流道对应的排气机匣本体尾部设置有第二收缩段，所述第二收缩段与中心锥中轴线之间的夹角范围为11
°
～26
°
。
[0010]进一步地，收缩扩张流道对应的中心锥锥面上设置有凸台结构，所述凸台结构从收缩扩张流道尾部平滑连接至中心锥中部位置。
[0011]进一步地，中心锥在收缩流道对应的位置锥面角度小于所述第二收缩段与中心锥中轴线之间的夹角。
[0012]进一步地，导流叶栅包括预旋段和平直段，所述平直段位于导流叶栅气流方向的末端。
[0013]与现有技术相比，本专利技术所具备的有益效果是：本专利技术中的内涵高压气流由于通过导流叶栅、收缩扩张流道、收缩流道的截面控制，可以实现内涵气流、外涵气流在排气机匣本体末端的高效混合，能够获得发动机在稳定转速下的内涵高压流量的同时，内涵高压流量不会受外涵流量变化的影响，规避了外涵流量的变化会引起内涵流量的随动变化的问题，确保内涵高压流量的精确设计，进而满足发动机喷管高、低压流量的精准匹配。
附图说明
[0014]图1为实施例中流量匹配的组合排气机匣结构示意图；
[0015]图2为图1中局部A的放大示意图；
[0016]图3为图1中局部B的放大示意图；
[0017]图4为实施例中导流叶栅预旋段和平直段的结构示意图；
[0018]图5为实施例中排气机匣本体和中心锥的立体图；
[0019]其中，1、喷管；2、排气机匣本体；3、中心锥；4、导流叶栅；5、内涵排气通道；6、外涵排气通道；7、第一收缩段；8、第一扩张段；9、第二扩张段；10、第二收缩段；11、凸台结构；12、预旋段；13、平直段。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0021]实施例
[0022]参见图1
‑
图5，一种流量匹配的组合排气机匣，包括同轴设置于喷管1内的排气机匣本体2和中心锥3；所述排气机匣本体2内壁与所述中心锥3外壁之间环向均匀安装有导流叶栅4，所述中心锥3外壁、所述排气机匣本体2内壁以及相邻两个所述导流叶栅4合围形成环形均匀分布的内涵排气通道5，所述内涵排气通道5包括间隔分布的收缩扩张流道和收缩流道，其中所述收缩扩张流道由所述中心锥3外壁、相邻两个所述导流叶栅4以及设置于排气机匣本体2内壁的收扩壁组件合围形成；所述收缩流道由所述中心锥3外壁、相邻两个所述导流叶栅4以及设置于排气机匣本体2尾部的收缩壁组件合围形成；所述排气机匣本体2外壁与所述喷管1之间为外涵排气通道6。
[0023]在本实施例中，通过将内涵排气通道5设计为间隔分布的收缩扩张流道和收缩流道，可以将内涵高压气流分成两股流体，其中一股气流经收缩扩张流道排出，另一股气流经收缩流道排出；收缩扩张流道和收缩流道还可以将外涵排气通道6内的气流也可分为两股气流，内涵排气通道5的两股气流与外涵排气通道6的两股低压气流在中心锥3与喷管1内壁对应的环形腔内高低交替产生强混合，最终从喷管1出口排出。当发动机在稳定转速下，进入内涵排气通道5的气流流速处于亚音速状态，通过收缩扩张流道的收缩部位和收缩流道后，会使流道内的气体加速，直至声速。由于流道面积是固定的，当内涵高压气流加速至声速时，内涵排气通道5内产生节流作用，流量基本保持不变，且不受下游扰动影响。本实施例
中的内涵高压气流由于通过导流叶栅4、收缩扩张流道、收缩流道的截面控制，获得了发动机在稳定转速下的内涵高压流量，而且内涵高压流量不会受外涵流量变化的影响；相较于传统混合器，规避了外涵流量的变化会引起内涵流量的随动变化，能实现对内涵高压流量的精确设计，进而精确设计高、低压流量匹配；尤其是可以实现喷管1在紧凑空间下，具备大涵道流通能力，且能满足整机的高空、长航时、低油耗功能。
[0024]本实施例中，依据进入内涵流道内的气流速度，通过对导流叶栅4的扭转角设计、导流叶栅4间距设计和收缩扩张流道的收缩角度设计，以使气流进入内涵流道内的气流速度到达音速。如本实施例中收扩壁组件包括第一收缩段7和第一扩张段8，所述第一收缩段7与中心锥3中轴线之间的夹角范围为10
°
～30
°
；所述第一扩张段8与中心锥3中轴线之间的夹角小于等于28
°
。收缩扩张流道对应的排气机匣本体2尾部设置有第二扩张段9，所述第二扩张段9与中心锥3中轴线之间的夹角大于等于2
°
且小于等于5
°
。收缩流道对应的排气机匣本体2尾部设置有第二收缩段10，所述第二收缩段10与中心锥3中轴线之间的夹角范围为11
°
～26
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流量匹配的组合排气机匣，其特征在于，包括同轴设置于喷管(1)内的排气机匣本体(2)和中心锥(3)；所述排气机匣本体(2)内壁与所述中心锥(3)外壁之间环向均匀安装有导流叶栅(4)，所述中心锥(3)外壁、所述排气机匣本体(2)内壁以及相邻两个所述导流叶栅(4)合围形成环形均匀分布的内涵排气通道(5)，所述内涵排气通道(5)包括间隔分布的收缩扩张流道和收缩流道，其中所述收缩扩张流道由所述中心锥(3)外壁、相邻两个所述导流叶栅(4)以及设置于排气机匣本体(2)内壁的收扩壁组件合围形成；所述收缩流道由所述中心锥(3)外壁、相邻两个所述导流叶栅(4)以及设置于排气机匣本体(2)尾部的收缩壁组件合围形成；所述排气机匣本体(2)外壁与所述喷管(1)之间为外涵排气通道(6)。2.根据权利要求1所述流量匹配的组合排气机匣，其特征在于，所述收扩壁组件包括第一收缩段(7)和第一扩张段(8)，所述第一收缩段(7)与中心锥(3)中轴线之间的夹角范围为10
°
～30
°
；所述第一扩张段(8)与中心锥(3)中轴线之间的夹角小于等于28
°
。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏宇，杨源，袁世超，朱川，李劭怡，刘超，李剑白，乔瑞强，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：