[发明专利]直升机涡轴发动机排气系统红外抑制器及其红外抑制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种直升机涡轴发动机排气系统红外抑制器及其红外抑制方法，属于直升机涡轴发动机排气系统设计与红外抑制技术领域。

背景技术：

（1）.涡轴发动机排气系统红外抑制背景：

在现代战争中，军用直升机在局部作战区域，尤其是地理条件比较恶劣的作战区域正发挥着越来越重要的作用，世界上诸多国家均已将直升机种作为空中力量的一个重要构成发展和加强。随着红外探测与跟踪技术在军事上的应用，红外制导武器大量出现，对具有热动力装置的武装直升机在战争环境中的生存力造成了极大威胁，红外辐射目标特性已成为评价武装直升机总体性能的一项重要战技指标。新一代武装直升机必须采用有效的措施抑制发动机热部件和尾焰的红外辐射信号，这是先进的武装直升机为提高其战时生存力所急需解决的突出课题。

与固定翼飞机相比，直升机发动机的排气速度低、不利用排气动量产生推力，所以相对而言直升机的红外隐身较易实现。从20世纪60年代开始，直升机的红外抑制技术研究和应用取得了很大进展，根据所掌握的资料分析，目前国内、外普遍采用的第二代红外抑制器主要用于对抗3～5μm波段的红外威胁。为了适应未来宽频带、低辐射的目标特征控制要求，新一代的红外抑制技术必须在3～5μm波长范围和8～14μm波长范围将红外目标辐射特征分别控制在一个很低的辐射强度值以内，这就要求不仅要将固体表面冷却至接近周围环境的温度，同时还要求将排气尾焰冷却至尽可能低的温度，使之在3～5μm波长范围内的选择性辐射量级与同波长范围的冷固体表面的辐射量级相当。由于第二代红外抑制器仍是隶属于发动机的附加物或选装件，在外形和尺寸上所受制约过多，尽管在一定程度上降低了热部件与排气尾焰的温度，对降低3～5μm波段的红外辐射特征有显著作用，但相对于机身而言，其外露的遮挡罩和排气尾焰仍然是以点源显示的高温热点，进一步消除发动机排气装置的红外辐射影响非常困难。因此必须寻求更具潜力的红外抑制策略和技术措施。

（2）.涡轴发动机排气系统红外抑制器国内外现状分析：

红外制导武器的响应波段集中在1～2.6μm，3～5μm和8～14μm三个大气窗口。对此，国内外的红外抑制器都围绕这三个波段开展研究工作。

第一代红外抑制器主要是为了对抗1～3μm波段红外制导导弹的威胁，早期防御红外制导导弹的措施是采用弯曲混合管隐藏发动机高温部件的和壁面冷却方式降低壁温，以减少发动机尾部后半球的热金属件辐射为目的。第一代红外抑制器应用于越南战争时期，为了对抗苏制SAM-7导弹的攻击，美国贝尔空军研究院研制了一种装备在“眼睛蛇”直升机上的自然吸气戽斗式红外抑制器。莱康明公司研究的导叶引射冷气加球型中心体或折线型弯管的红外抑制器在AH-1系列直升机上得到应用这类抑制器引射的冷气量少，主要是为了遮挡或冷却热金属件,降低外露壁面的高温辐射，避免1～3微米波段红外导弹的威胁。

第二代红外抑制器的红外对抗波段为3～5μm，除了减少热部件的红外辐射之外，还要求降低排气尾焰的温度，由此利用发动机排气的动量抽吸环境冷气与热喷流掺混的引射式红外抑制器得到了迅速发展，其核心技术便是大引射流量比、高混合效率、低流动损失的引射喷管结构，典型的喷管结构便是80年代中期发展起来的波瓣引射喷管，在法国海豚SA365C、英国山猫Lynx-3、美法联合研制的黑豹SA365M、德法联合研制的虎以及俄罗斯的米-28等直升机上得到了大量装备。我国在“八五”初期便开展了针对3～5μm波段、以抑制发动机高温热部件和尾焰红外辐射为目标的直升机红外辐射抑制技术研究，以性能先进的波瓣喷管引射式红外抑制器作为跟踪研究对象，进行了大量的基础研究工作，从机理研究、原理样件设计到工程应用研究，取得了较大进展。第二代红外抑制器仍隶属于发动机的附加物或选装件，在外形和尺寸上所受制约过多，尽管在一定程度上降低了热部件与排气尾焰的温度，对降低3～5μm波段的红外辐射特征有显著作用，但相对于机身而言，其外露的遮挡罩和排气尾焰仍然是以点源显示的高温热点，进一步消除发动机排气装置的红外辐射影响非常困难。因此必须寻求更具潜力的红外抑制策略和技术措施。