一種可調前涵道引射器的製作方法
2023-05-08 11:37:56
專利名稱：一種可調前涵道引射器的製作方法
技術領域：
變循環發動機是正在研製中的高性能航空燃氣渦輪發動機。本實用新型涉及一種 可調前涵道引射器，特別是涉及一種變循環發動機模式轉換機構中的可調前涵道引射器， 屬於航空航天技術中的發動機技術領域。
背景技術：
變循環發動機就是指在同一臺發動機上通過發動機一些部件的幾何形狀、尺寸或 位置的改變可以實現不同熱力循環的燃氣渦輪發動機。變循環發動機是一種具有優秀綜合 性能的推進系統，本實用新型所針對的變循環方案是綜合了渦噴發動機循環和渦扇發動 機循環優點的變循環方案，可根據飛行條件的不同，通過多個部件的幾何調節在較大範圍 內改變涵道比從而使發動機轉換成單涵道渦輪噴氣式或雙涵道渦輪風扇式兩種不同的工 作模式。從飛機/發動機設計理念可知，渦噴發動機的超音速性能良好，單位推力大，大馬 赫數飛行時耗油率相對較低；渦扇發動機則具有良好的亞音速性能，低馬赫數飛行時耗油 率相對較低，但單位推力較小，所以同傳統的渦噴發動機和渦扇發動機相比，變循環發動機 能在更寬廣的工作範圍內具有最優性能。目前國外已經研製出實現這種變循環方案的驗證機，但其實現方式和具體結構形 式都是嚴格保密的。而我國在這方面的研究才剛剛起步，還處於變循環原理的研究階段。所 以目前實現發動機變循環的模式轉換機構的較為完善合理的結構形式的設計還未見文獻 記載。
實用新型內容1、目的:本實用新型的目的是為了提供一種可調前涵道引射器，特別是提供一種變循環發 動機模式轉換機構中的可調前涵道引射器，它與變循環發動機的被動控制式模式轉換閥和 可調後涵道引射器等其它模式轉換機構的配合調節可以實現發動機在渦輪風扇和渦輪噴 氣兩種循環模式之間的轉換，使發動機在更寬廣的工作範圍內具有最優性能。2、技術方案本實用新型提出了一套發動機的變循環工作方案，並根據該方案的要求，設計 出了變循環發動機的模式轉換機構，其中包括三個主要機構1.被動控制式模式轉換閥、 2.可調前函道引射器、3.可調後涵道引射器。(注本專利申請的是可調前涵道引射器，另 兩個機構的專利另外申請。)該可調前涵道引射器的詳細技術方案如下本實用新型一種可調前涵道引射器，它由中介機匣前段、中介機匣後段、連接幅 板、液壓作動器、液壓作動器鉸接凸耳、鉸接銷軸、平動錐體、封嚴脹圈組成。該引射器位於 變循環發動機風扇和燃燒室之間的中介機匣上，中介機匣前後兩段靠連接幅板相連，液壓 作動器鉸接凸耳固定在中介機匣前段，液壓作動器通過其上的鉸接凸軸固定在液壓作動器
3鉸接凸耳上。中介機匣前後兩段之間的空間構成了引射流道，引射流道的入口位於核心驅 動風扇後的導葉和高壓壓氣機第一級動葉之間。所述中介機匣，見圖1，是圓柱形薄殼筒腔體，腔體內外壁根據流道的要求在不同 的階段位置有不同的直徑，並且被引射流道分割成中介機匣前段和中介機匣後段兩部分， 前後兩段用連接幅板相連，在中介機匣前段的外側末端被平動錐體包裹住的部分加工有一 個橫截面是矩形的凹槽，用來容納封嚴脹圈；所述連接幅板，見圖3，是前後兩端呈弧形、兩側為直邊，中空且壁厚滿足強度要 求的支撐幅板，用於連接和支撐中介機匣的前、後兩段，它們沿周向均勻的分布在引射流道 內；所述液壓作動器，見圖4，是作用力和行程滿足需要的航空發動機用液壓傳動機 構，包括活塞杆和液壓缸兩部分，在液壓缸的頭部兩側加工有用於安裝的圓柱形鉸接凸 軸，整個傳動機構沿周向均勻的安裝在中介機匣前段上；所述液壓作動器鉸接凸耳，見圖3，每組凸耳由兩個頭部呈半圓形，主體成錐形 的凸塊組成，它沿周向均勻的設置在中介機匣前段上，通過液壓缸上的鉸接凸軸與其相鉸 接；所述鉸接銷軸，是一根圓柱形銷軸，它穿過液壓作動器活塞杆上的鉸接頭和平動 錐體上的外壁鉸接凸耳的中心通孔，起連接作用；所述平動錐體，見圖5，是一個錐形的薄壁筒體，在筒體前端外壁面上安裝有外壁 鉸接凸耳，每組凸耳由頭部呈半圓形的兩個凸塊組成，它沿周向均勻分布。所述封嚴脹圈，見圖6，是橫截面為矩形的金屬圈，圈上開有45度的斜切口，封嚴 脹圈的外徑和與它相接觸的平動錐體前端壁面內徑相同。其中，該連接幅板的數量為8個；其中，該液壓作動器的數量為4個；其中，該液壓作動器鉸接凸耳的數量為4組；其中，該鉸接銷軸的數量為4根；其中，該平動錐體的數量為4組；其中，該封嚴脹圈的數量為1組；變循環發動機模式轉換機構在變循環過程中的工作流程如下當發動機工作在高功率狀態時，後涵道引射器關閉，前涵道引射器處於完全打開 狀態，如圖1所示，使得模式轉換閥前後出現負壓差，從而使模式轉換閥在氣體壓力的作用 下被動關閉，這樣發動機就工作在單涵道的渦噴模式下。當發動機工作在低功率狀態時，後涵道引射器打開，前涵道引射器處於關小狀態， 如圖2所示，使得模式轉換閥前後出現正壓差，從而使模式轉換閥在氣體壓力的作用下被 動打開，這樣發動機就工作在雙涵道的渦扇模式下。3、功效及優點本實用新型一種可調前涵道引射器，可以滿足變循環發動機在不同狀態時對內外 涵道氣流流量的不同需求，通過對該機構進行的運動學仿真計算證明在本實用新型中設 計出的可調前涵道引射器與其它模式轉換機構的配合調節可以使發動機很好的完成工作 模式的轉換，即完成變循環。整個機構結構簡單，零件數目少，重量輕，可靠性高。
圖1為本實用新型可調前涵道引射器完全打開時的二維裝配結構示意圖；圖2為本實用新型可調前涵道引射器關小狀態時的二維裝配結構示意圖；圖3為本實用新型中介機匣及在其上設置的連接幅板和液壓作動器鉸接凸耳結 構示意圖；圖4為本實用新型液壓作動器結構示意圖； 圖5為本實用新型平動錐體結構示意圖；圖6為本實用新型封嚴脹圈結構示意圖；圖中符號說明如下1.中介機匣前段2.中介機匣後段3.連接幅板4.液壓作動器5.液壓作動 器鉸接凸耳6.鉸接銷軸7.平動錐體8.封嚴脹圈9.凹槽10.活塞杆11.液壓 缸12.外壁鉸接凸耳13.外機匣14.核心驅動風扇後的導葉15.高壓壓氣機第一級動 葉16.鉸接凸軸
具體實施方式
本實用新型一種可調前涵道引射器，其具體實施方式
如下如圖1、2所示為可調前涵道引射器的二維裝配結構示意圖。它由中介機匣前段 1、中介機匣後段2、連接幅板3、液壓作動器4、液壓作動器鉸接凸耳5、鉸接銷軸6、平動錐 體7、封嚴脹圈8組成。該引射器位於變循環發動機風扇和燃燒室之間的中介機匣上，中介 機匣前、後段1、2靠連接幅板3相連，液壓作動器鉸接凸耳5固定在中介機匣前段1，液壓 作動器4通過其上的鉸接凸軸16固定在液壓作動器鉸接凸耳5上。中介機匣前、後段1、 2之間的空間構成了引射流道，引射流道的入口位於核心驅動風扇後的導葉14和高壓壓氣 機第一級動葉15之間。所述中介機匣，見圖1，是圓柱形薄殼筒腔體，腔體內外壁根據流道的要求在不同 的階段位置有不同的直徑，並且被引射流道分割成中介機匣前段1和中介機匣後段2兩部 分，前後兩段用連接幅板3相連，在中介機匣前段1的外側末端被平動錐體7包裹住的部分 加工有一個橫截面是矩形的凹槽9，用來容納封嚴脹圈8 ；所述連接幅板3，見圖3，是前後兩端呈弧形、兩側為直邊，中空且壁厚滿足強度要 求的支撐幅板，用於連接和支撐中介機匣的前、後段1、2，共有8個，沿周向均勻的分布在引 射流道內；所述液壓作動器4，見圖4，是作用力和行程滿足需要的航空發動機用液壓傳動機 構，包括活塞杆10和液壓缸11兩部分，在液壓缸11的頭部兩側加工有用於安裝的圓柱形 鉸接凸軸16，整個機構中共有4個液壓作動器4，沿周向均勻的安裝在中介機匣前段1上；所述液壓作動器鉸接凸耳5，見圖3，每組凸耳由兩個頭部呈半圓形，主體成錐形 的凸塊組成，共4組，沿周向均勻的設置在中介機匣前段1上，通過液壓缸11上的鉸接凸軸 14與其相鉸接；所述鉸接銷軸6，是一根圓柱形銷軸，它穿過液壓作動器活塞杆10上的鉸接頭和 平動錐體7上的外壁鉸接凸耳12的中心通孔，起連接作用，共有4根；[0043]所述平動錐體7，見圖5，是一個錐形的薄壁筒體，在筒體前端外壁面上安裝有外壁鉸接凸耳12，每組凸耳由頭部呈半圓形的兩個凸塊組成，共有4組，沿周向均勻分布。所述封嚴脹圈8，見圖6，是橫截面為矩形的金屬圈，圈上開有45度的斜切口，封嚴 脹圈8的外徑和與它相接觸的平動錐體7前端壁面內徑相同，該封嚴脹圈8的數量為1個。本實用新型一種可調前涵道引射器，可以滿足變循環發動機在不同狀態時對內外 涵道氣流流量的不同需求，整個機構結構簡單，零件數目少，重量輕，可靠性高。
權利要求一種可調前涵道引射器，其特徵在於它是由中介機匣前段、中介機匣後段、連接幅板、液壓作動器、液壓作動器鉸接凸耳、鉸接銷軸、平動錐體、封嚴脹圈組成；該引射器位於變循環發動機風扇和燃燒室之間的中介機匣上，中介機匣前後兩段靠連接幅板相連，液壓作動器鉸接凸耳固定在中介機匣前段，液壓作動器通過其上的鉸接凸軸固定在液壓作動器鉸接凸耳上；中介機匣前、後兩段之間的空間構成引射流道；所述中介機匣前、後段，是在不同的階段位置有不同的直徑圓柱形薄殼筒腔體，並且被引射流道分割成中介機匣前段和中介機匣後段兩部分，前後兩段用連接幅板相連，在中介機匣前段的外側末端被平動錐體包裹住的部分加工有一個橫截面是矩形的凹槽；所述連接幅板，是前後兩端呈弧形、兩側為直邊，中空且壁厚滿足強度要求的支撐幅板，它們沿周向均勻的分布在引射流道內；所述液壓作動器，是航空發動機用液壓傳動機構，包括活塞杆和液壓缸兩部分，在液壓缸的頭部兩側設置有圓柱形鉸接凸軸，該機構沿周向均勻的安裝在中介機匣前段上；所述液壓作動器鉸接凸耳，每組凸耳由兩個頭部呈半圓形，主體成錐形的凸塊組成，它沿周向均勻的設置在中介機匣前段上，通過液壓缸上的鉸接凸軸與其相鉸接；所述鉸接銷軸，是一根圓柱形銷軸，它穿過液壓作動器活塞杆上的鉸接頭和平動錐體上的外壁鉸接凸耳的中心通孔；所述平動錐體，是一個錐形的薄壁筒體，在筒體前端外壁面上安裝有外壁鉸接凸耳，每組凸耳由頭部呈半圓形的兩個凸塊組成，它們沿周向均勻分布；所述封嚴脹圈，是橫截面為矩形的金屬圈，圈上開有45度的斜切口，封嚴脹圈的外徑和與它相接觸的平動錐體前端壁面內徑相同。
2.根據權利要求1所述的一種可調前涵道引射器，其特徵在於該連接幅板的數量為8個。
3.根據權利要求1所述的一種可調前涵道引射器，其特徵在於該液壓作動器的數量 為4個。
4.根據權利要求1所述的一種可調前涵道引射器，其特徵在於該液壓作動器鉸接凸 耳的數量為4組。
5.根據權利要求1所述的一種可調前涵道引射器，其特徵在於該鉸接銷軸的數量為4根。
6.根據權利要求1所述的一種可調前涵道引射器，其特徵在於該平動錐體的數量為4組。
7.根據權利要求1所述的一種可調前涵道引射器，其特徵在於該封嚴脹圈的數量為1個。
專利摘要本實用新型一種可調前涵道引射器，它由中介機匣前段、中介機匣後段、連接幅板、液壓作動器、液壓作動器鉸接凸耳、鉸接銷軸、平動錐體、封嚴脹圈組成。該引射器位於變循環發動機風扇和燃燒室之間的中介機匣上，中介機匣前後兩段靠連接幅板相連，兩段之間的空間構成了引射流道，引射流道的入口位於核心驅動風扇後的導葉和高壓壓氣機第一級動葉之間。通過對該機構進行的運動學仿真證明本實用新型可以滿足變循環發動機在不同狀態時對內外涵道氣流流量的不同需求，可以使發動機很好的完成工作模式的轉換。整個裝置結構簡單，設計合理，構思科學，可靠性高，它在航空航天發動機技術領域裡具有廣泛地實用價值和應用前景。
文檔編號F02K1/28GK201610799SQ200920277530
公開日2010年10月20日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者劉陽, 樊江, 王榮橋, 申秀麗, 胡殿印 申請人:北京航空航天大學