一种爆震、加力气流分开排气装置的制作方法

1.本技术属于爆震涡轮发动机设计领域，特别涉及一种爆震、加力气流分开排气装置。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，基于布莱顿循环(即等压循环)的涡扇发动机技术已经非常成熟，发动机性能已经达到较高的水平，在传统发动机循环框架下进一步提高发动机性能水平非常困难。近年来，国内外相关研究人员试图寻求新的循环或燃烧方式给传统发动机带来性能上的突破，其中爆震循环具有循环效率高、燃烧过程自增压等特性，相比于传统发动机具有循环效率更高、经济性更好的优势。
3.爆震涡轮发动机总体采用爆震燃烧和加力融合技术方案中，加力燃烧室位于内涵道，核心机未完全燃烧的氧气进入加力燃烧室与燃油进行二次等压燃烧，爆震燃烧室位于涡扇发动机外涵道，外涵空气进入爆震燃烧室后与喷射进来的燃油进行有效掺混，通过起爆实现高效的等容燃烧，产生高温高压气体。二者共同产生推力，实现发动机的增推。在两股气流排气中，存在着混合排气和分开排气两种设计方案。通过分析和数值计算，混合排气会导致内涵加力通道压力增加，发动机状态偏离；分开排气方案可以最大限度的发挥两股气流的能力，实现发动机推力的最大化。
4.现有分开排气方案为双层喷管结构，其中外涵喷管由布置在外涵壁面的作动筒控制、内涵喷管由布置在内涵壁面的作动筒控制，该方案仅适合传统涡扇发动机低温外涵通道，而针对外涵爆震发动机的高温外涵通道，容易对布置在内涵壁面的喷管调节装置带来了较大的烧蚀风险。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供了一种爆震、加力气流分开排气装置，以解决现有技术中分开排气容易导致喷管调节装置产生烧蚀风险的问题。
6.本技术的技术方案是：一种爆震、加力气流分开排气装置，包括内涵喷管、外涵喷管、内涵调节装置和外涵调节装置；所述内涵喷管与加力燃烧室连通，所述外涵喷管同轴设于内涵喷管的外侧，所述外涵调节装置设于外涵喷管上，所述内涵调节装置部分设于内涵喷管上；所述内涵喷管和外涵喷管之间隔热装置；所述隔热装置包括内隔热屏和外隔热屏，所述内隔热屏与外隔热屏之间形成高温燃气通道，所述高温燃气通道内能够流通来自爆震燃烧室的高温燃气，所述内隔热屏与内涵喷管之间形成第一冷却通道，所述外隔热屏与外涵喷管之间形成第二冷却通道，所述第一冷却通道和第二冷却通道内能够流通外涵冷却气所述高温燃气通道内设有隔热罩，所述隔热罩与内隔热屏和外隔热屏均密封连接，所述隔热罩与第一冷却通道和第二冷却通道连通，所述内涵调节装置从隔热罩内穿过。
7.优选地，所述内涵调节装置包括动力件、传动件和驱动件，所述动力件设于外涵喷管的外侧壁上，所述驱动件设于内涵喷管的外侧壁上，所述传动件连接于动力件和驱动件
之间并且传动件从隔热罩内穿过。
8.优选地，所述动力件包括第一液压作动筒，所述第一液压作动筒共有两组并对称设于外涵喷管的两侧，所述第一液压作动筒固定连接于外涵平直段上，所述传动件包括外摇臂、传动轴、内摇臂和运动阀，所述传动轴沿航空发动机的径向插入至隔热罩内，所述外摇臂固定连接于第一液压作动筒和传动轴之间，所述内摇臂固定连接于运动阀和传动轴之间，所述运动阀同轴滑移连接于内涵喷管的外侧。
9.优选地，所述内涵喷管的外侧壁上设有沿航空发动机轴向设置的导向块，所述运动阀的内侧壁上设有与导向块滑移配合的导向槽。
10.优选地，所述驱动件共有多组并沿着内涵喷管的周向均匀布设，所述驱动件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆一端与传动件固定连接、另一端与第二连杆铰接，所述第二连杆远离第一连杆的一端与内涵喷管的内涵收敛段铰接配合。
11.优选地，所述外涵调节装置共有多组并沿着外涵喷管的周向间隔均匀布置，所述外涵调节装置包括第二液压作动筒和第三连杆，所述第二液压作动筒固定连接于外涵平直段上，所述第三连杆的一端与第二液压作动筒的活塞杆铰接、另一端与外涵收敛段铰接。
12.优选地，所述外隔热屏对应外涵喷管的外涵收敛段的位置处向内倾斜，形成收敛隔热屏，所述收敛隔热屏与外涵收敛段之间形成收敛冷却通道，所述收敛冷却通道与第二冷却通道连通，所述收敛隔热屏与内隔热屏之间形成收敛排气通道，所述收敛排气通道与高温燃气通道连通，所述外涵扩张段与内隔热屏之间形成扩张排气通道，所述收敛排气通道内的高温燃气与收敛冷却通道内的外涵冷却气在扩张排气通道内混合后加速排出。
13.本技术的一种爆震、加力气流分开排气装置，包括内涵喷管、外涵喷管、内涵调节装置和外涵调节装置；在爆震涡轮发动机工作时，加力燃烧室内的高温燃气进入到内涵喷管内，爆震燃烧室内的高温燃气进入到高温燃气通道内，外涵冷却气分成两股并分别进入到第一冷却通道和第二冷却通道内，对外涵喷管和内涵喷管的壁面进行冷却。同时第一冷却通道和第二冷却通道内的外涵冷却气进入到隔热罩内，这样内涵调节装置不会与爆震燃烧室产生的高温燃气接触，并同时受到外涵冷却气的持续冷却，从而尽可能减少位于外涵高温区域的内涵调节装置的环境温度，有效降低外涵高温区域带来的筒体壁面、内涵调节装置的烧蚀风险。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。
15.图1为本技术整体剖面结构示意图；
16.图2为本技术凸显内涵调节装置的内涵喷管轴测图；
17.图3为本技术凸显外涵调节装置的外涵喷管轴测图。
18.1、内涵喷管；2、外涵喷管；3、外涵平直段；4、外涵收敛段；5、内涵收敛段；6、内隔热屏；7、外隔热屏；8、第一冷却通道；9、第二冷却通道；10、第一液压作动筒；11、外摇臂；12、传动轴；13、内摇臂；14、运动阀；15、隔热罩；16、第一连杆；17、第二连杆；18、第二液压作动筒；19、第三连杆；20、收敛冷却通道；21、收敛排气通道；22、扩张排气通道。
具体实施方式
19.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
20.一种爆震、加力气流分开排气装置，如图1-3所示，包括内涵喷管1、外涵喷管2、内涵调节装置和外涵调节装置；内涵喷管1与加力燃烧室连通，用于排出加力燃烧室内的高温燃气，外涵喷管2同轴设于内涵喷管1的外侧，外涵喷管2用于排出外涵冷却气和爆震燃烧室内的高温燃气，内涵喷管1包括依次设置的内涵平直段、内涵收敛段5和内涵扩张段；外涵喷管2包括依次设置的外涵平直段3、外涵收敛段4和外涵扩张段。内涵喷管1和外涵喷管2的结构均为现有技术，在此不再赘述。
21.外涵调节装置设于外涵喷管2上，所述内涵调节装置部分设于内涵喷管1上；所述内涵喷管1和外涵喷管2之间隔热装置。
22.所述隔热装置包括内隔热屏6和外隔热屏7，所述内隔热屏6与外隔热屏7之间形成高温燃气通道，所述高温燃气通道内能够流通来自爆震燃烧室的高温燃气，所述内隔热屏6与内涵喷管1之间形成第一冷却通道8，所述外隔热屏7与外涵喷管2之间形成第二冷却通道9，所述第一冷却通道8和第二冷却通道9内能够流通外涵冷却气。
23.所述高温燃气通道内设有隔热罩15，所述隔热罩15与内隔热屏6和外隔热屏7均密封连接，所述隔热罩15与第一冷却通道8和第二冷却通道9连通，所述内涵调节装置从隔热罩15内穿过。
24.通过设置隔热装置实现了高温燃气与外涵冷却气的分开排气，在爆震涡轮发动机工作时，加力燃烧室内的高温燃气进入到内涵喷管1内，爆震燃烧室内的高温燃气进入到高温燃气通道内，不会与内涵喷管1的外表面接触，不会对内涵喷管1的内涵壁面造成影响。外涵冷却气分成两股并分别进入到第一冷却通道8和第二冷却通道9内，对外涵喷管2和内涵喷管1的壁面进行冷却。同时第一冷却通道8和第二冷却通道9内的外涵冷却气进入到隔热罩15内，这样内涵调节装置不会与爆震燃烧室产生的高温燃气接触，并同时受到外涵冷却气的持续冷却，从而尽可能减少位于外涵高温区域的内涵调节装置的环境温度，有效降低外涵高温区域带来的筒体壁面、内涵调节装置的烧蚀风险，技术风险低、符合工程要求。
25.优选地，隔热罩15的形状可以为圆形或者跑道形等。
26.优选地，内涵调节装置包括动力件、传动件和驱动件，所述动力件设于外涵喷管2的外侧壁上，所述驱动件设于内涵喷管1的外侧壁上，所述传动件连接于动力件和驱动件之间并且传动件从隔热罩15内穿过。这样外涵冷却气能够对各个位置处的传动件和驱动件进行高效冷却，在对内涵喷管1的内涵收敛段5进行高效调节的同时保证内涵调节装置的工作状态。
27.优选地，动力件包括第一液压作动筒10，所述第一液压作动筒10共有两组并对称设于外涵喷管2的两侧，所述第一液压作动筒10固定连接于外涵平直段3上，所述传动件包括外摇臂11、传动轴12、内摇臂13和运动阀14，所述传动轴12沿航空发动机的径向插入至隔热罩15内，所述外摇臂11固定连接于第一液压作动筒10和传动轴12之间，所述内摇臂13固定连接于运动阀14和传动轴12之间，所述运动阀14同轴滑移连接于内涵喷管1的外侧。
28.通过设置两组第一液态作动筒，从而通过外摇臂11向传动轴12稳定地输出轴向位移，外摇臂11与传动轴12通过花键连接，传动轴12通过内摇臂13控制运动阀14产生轴向位
移，可以通过控制内摇臂13的长度来控制运动阀14的轴向位移大小，而后运动阀14通过驱动件控制内涵喷管1运动。通过设计穿过隔热罩15的传动件和设于外涵喷管2上的第一液压作动筒10，能够尽量降低外涵通道内内涵调节装置的数量和复杂度，有助于调节装置的冷却。
29.优选地，内涵喷管1的外侧壁上设有沿航空发动机轴向设置的导向块，所述运动阀14的内侧壁上设有与导向块滑移配合的导向槽。导向块与导向槽的设置能够防止运动阀14在轴向运动过程中发生偏移和旋转。
30.优选地，驱动件共有多组并沿着内涵喷管1的周向均匀布设，所述驱动件包括第一连杆16和第二连杆17，所述第一连杆16一端与传动件固定连接、另一端与第二连杆17铰接，所述第二连杆17远离第一连杆16的一端与内涵喷管1的内涵收敛段5铰接配合，驱动简单、控制稳定。
31.优选地，外涵调节装置共有多组并沿着外涵喷管2的周向间隔均匀布置，所述外涵调节装置包括第二液压作动筒18和第三连杆19，所述第二液压作动筒18固定连接于外涵平直段3上，所述第三连杆19的一端与第二液压作动筒18的活塞杆铰接、另一端与外涵收敛段4铰接，驱动简单、控制稳定。
32.优选地，外隔热屏7对应外涵喷管2的外涵收敛段4的位置处向内倾斜，形成收敛隔热屏，所述收敛隔热屏与外涵收敛段4之间形成收敛冷却通道20，所述收敛冷却通道20与第二冷却通道9连通，所述收敛隔热屏与内隔热屏6之间形成收敛排气通道21，所述收敛排气通道21与高温燃气通道连通，所述外涵扩张段与内隔热屏6之间形成扩张排气通道22，所述收敛排气通道21内的高温燃气与收敛冷却通道20内的外涵冷却气在扩张排气通道22内混合后加速排出。
33.高温燃气和第二通道内的外涵冷却气分别在收敛排气通道21和收敛冷却通道20处变窄、增压，而后在扩张排气通道22处通道扩张从而快速排出，形成类似喷管的排气结构，排气效率较高。
34.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种爆震、加力气流分开排气装置，其特征在于：包括内涵喷管(1)、外涵喷管(2)、内涵调节装置和外涵调节装置；所述内涵喷管(1)与加力燃烧室连通，所述外涵喷管(2)同轴设于内涵喷管(1)的外侧，所述外涵调节装置设于外涵喷管(2)上，所述内涵调节装置部分设于内涵喷管(1)上；所述内涵喷管(1)和外涵喷管(2)之间隔热装置；所述隔热装置包括内隔热屏(6)和外隔热屏(7)，所述内隔热屏(6)与外隔热屏(7)之间形成高温燃气通道，所述高温燃气通道内能够流通来自爆震燃烧室的高温燃气，所述内隔热屏(6)与内涵喷管(1)之间形成第一冷却通道(8)，所述外隔热屏(7)与外涵喷管(2)之间形成第二冷却通道(9)，所述第一冷却通道(8)和第二冷却通道(9)内能够流通外涵冷却气；所述高温燃气通道内设有隔热罩(15)，所述隔热罩(15)与内隔热屏(6)和外隔热屏(7)均密封连接，所述隔热罩(15)与第一冷却通道(8)和第二冷却通道(9)连通，所述内涵调节装置从隔热罩(15)内穿过。2.如权利要求1所述的爆震、加力气流分开排气装置，其特征在于：所述内涵调节装置包括动力件、传动件和驱动件，所述动力件设于外涵喷管(2)的外侧壁上，所述驱动件设于内涵喷管(1)的外侧壁上，所述传动件连接于动力件和驱动件之间并且传动件从隔热罩(15)内穿过。3.如权利要求2所述的爆震、加力气流分开排气装置，其特征在于：所述动力件包括第一液压作动筒(10)，所述第一液压作动筒(10)共有两组并对称设于外涵喷管(2)的两侧，所述第一液压作动筒(10)固定连接于外涵平直段(3)上，所述传动件包括外摇臂(11)、传动轴(12)、内摇臂(13)和运动阀(14)，所述传动轴(12)沿航空发动机的径向插入至隔热罩(15)内，所述外摇臂(11)固定连接于第一液压作动筒(10)和传动轴(12)之间，所述内摇臂(13)固定连接于运动阀(14)和传动轴(12)之间，所述运动阀(14)同轴滑移连接于内涵喷管(1)的外侧。4.如权利要求3所述的爆震、加力气流分开排气装置，其特征在于：所述内涵喷管(1)的外侧壁上设有沿航空发动机轴向设置的导向块，所述运动阀(14)的内侧壁上设有与导向块滑移配合的导向槽。5.如权利要求2所述的爆震、加力气流分开排气装置，其特征在于：所述驱动件共有多组并沿着内涵喷管(1)的周向均匀布设，所述驱动件包括第一连杆(16)和第二连杆(17)，所述第一连杆(16)一端与传动件固定连接、另一端与第二连杆(17)铰接，所述第二连杆(17)远离第一连杆(16)的一端与内涵喷管(1)的内涵收敛段(5)铰接配合。6.如权利要求1所述的爆震、加力气流分开排气装置，其特征在于：所述外涵调节装置共有多组并沿着外涵喷管(2)的周向间隔均匀布置，所述外涵调节装置包括第二液压作动筒(18)和第三连杆(19)，所述第二液压作动筒(18)固定连接于外涵平直段(3)上，所述第三连杆(19)的一端与第二液压作动筒(18)的活塞杆铰接、另一端与外涵收敛段(4)铰接。7.如权利要求1所述的爆震、加力气流分开排气装置，其特征在于：所述外隔热屏(7)对应外涵喷管(2)的外涵收敛段(4)的位置处向内倾斜，形成收敛隔热屏，所述收敛隔热屏与外涵收敛段(4)之间形成收敛冷却通道(20)，所述收敛冷却通道(20)与第二冷却通道(9)连通，所述收敛隔热屏与内隔热屏(6)之间形成收敛排气通道(21)，所述收敛排气通道(21)与高温燃气通道连通，所述外涵扩张段与内隔热屏(6)之间形成扩张排气通道(22)，所述收敛排气通道(21)内的高温燃气与收敛冷却通道(20)内的外涵冷却气在扩张排气通道(22)内
混合后加速排出。

技术总结
本申请属于爆震涡轮发动机设计领域，为一种爆震、加力气流分开排气装置，包括内涵喷管、外涵喷管、内涵调节装置和外涵调节装置；在爆震涡轮发动机工作时，加力燃烧室内的高温燃气进入到内涵喷管内，爆震燃烧室内的高温燃气进入到高温燃气通道内，外涵冷却气分成两股并分别进入到第一冷却通道和第二冷却通道内，对外涵喷管和内涵喷管的壁面进行冷却。同时第一冷却通道和第二冷却通道内的外涵冷却气进入到隔热罩内，这样内涵调节装置不会与爆震燃烧室产生的高温燃气接触，并同时受到外涵冷却气的持续冷却，从而尽可能减少位于外涵高温区域的内涵调节装置的环境温度，有效降低外涵高温区域带来的筒体壁面、内涵调节装置的烧蚀风险。内涵调节装置的烧蚀风险。内涵调节装置的烧蚀风险。


技术研发人员：卢景旭 王建培
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/30