[发明专利]一种变循环发动机模式转换阀的同步环机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种变循环发动机模式转换阀的同步环机构，同步环沿发动机的轴向运动可以带动其它部件运动，从而改变发动机工作状态以适应不同的飞行条件，属于航空航天技术中的高性能燃气涡轮发动机技术领域。

背景技术

变循环发动机是一种具有优秀综合性能的推进系统，它把涡喷发动机的超音速性能和涡扇发动机的亚音速性能综合到了一台发动机上，同传统的小涵道比涡扇发动机相比，变循环发动机在完成较难的混合任务时，性能上显示出巨大的潜力。

现代典型的变循环喷气发动机可调机构主要包括三个部分：模式转换阀、前涵道引射器以及后涵道引射器。其中模式转换阀位于外涵进口，与后涵道引射器一起起到打开和关闭外涵道的作用；前涵道引射器位于内涵道中核心驱动风扇之后、高压压气机之前，可以将部分内涵气流重新引射入外涵，起到提高进口风扇喘振裕度的作用；后涵道引射器位于涡轮后外涵出口处，既可与模式转换阀一起起到调节外涵流量的作用，还可将外涵气流引射到涡轮排出的核心气流中参与加力燃烧，起到混合器的作用。

由此可知模式转换阀是变循环发动机的主要部件之一，模式转换阀由外机匣前段、外机匣后段、阀门片、封严环、连杆、同步环、前封气机匣、后封气机匣、同步环导轨、作动筒、同步环导槽等组成。其工作原理是作动筒带动同步环轴向运动，同步环带动周向布置的若干阀门片运动，进而改变涵道比，实现发动机的变循环功能。

在模式转换阀中，同步环是结构中的关键部件，同步环在外承受着作动筒的动力，在内连接着若干个连杆，进而连接着阀门片，同步环整体还要和外机匣配合，沿着发动机轴向运动，因此，同步环的结构设计尤其关键。

美国专利US Patent5048286于1991年提出一种模式转换阀的机构。在该结构中，同步环安装在机匣外，同步环的运动方式为周向转动，进而带动连杆运动，连杆带动阀门片转动，从而实现调节功能。该结构可以保证连杆运动的同步性，使得连杆以及阀门片的受力均匀，但其缺点是受力方向复杂，设计难度大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种变循环发动机模式转换阀中的同步环机构，改变现有结构摩擦力大的缺点，改善其性能。

本发明的技术解决方案是：一种变循环发动机模式转换阀的同步环机构，包括同步环、同步环导轨和若干个同步环导槽；同步环为安装于外机匣前段外面的截面为“工”字形的圆环，同步环内部周向布置若干个同步环导槽，同步环导槽与同步环导轨配合安装，从而保证同步环沿发动机轴线方向前后滑动。同步环设计方案包括滚轮式、行式滚珠式、列式滚珠式、直线轴承直接嵌入式四种结构。

所述同步环的滚轮式结构，包括：滚轮式同步环导槽、外机匣滚轮滚道、轴、轴承、轴承保护套、挡圈、螺钉。轴通过螺钉固定于滚轮式同步环导槽，每根轴上安装有轴承并通过挡圈进行定位，轴承外环仅可在外机匣滚轮滚道中滚动。用以限制同步环周向位移，轴承外环外侧包有保护套，用以在滚动过程中保护轴承外环。

所述同步环的行式滚珠式结构，包括：行式滚珠式同步环导槽、行式滚珠滚道、滚珠保持架、垫板、滚珠、螺栓、螺母。通过螺栓和螺母将滚珠保持架和垫板固定在行式滚珠式同步环导槽中；滚珠安装在滚珠保持架和垫板相配合形成的环形滚道中；滚珠在行式滚珠滚道上运动。

所述同步环的列式滚珠式结构，包括：列式滚珠式同步环导槽、列式滚珠滚道、单面滚珠架、双面滚珠架、滚珠、螺栓、螺母。通过螺栓和螺母将单面滚珠架和双面滚珠架固定在列式滚珠式同步环导槽中；滚珠安装在相邻两个滚珠架相配合形成的环形滚道中；滚珠在列式滚珠滚道上运动。

所述同步环的直线轴承直接嵌入式同步环结构，包括：轴承导槽、成品直线轴承、轴承盖、轴承导轨、螺钉。成品直线轴承安装在轴承导槽中并通过轴承盖和螺钉定位；轴承导轨安装在外机匣前段上。直线轴承外圈和轴承导槽过盈配合，直线轴承滚珠在轴承导轨上运动。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明针对同步环内部周向布置的四个导槽以及机匣上的同步环导轨进行多方案设计，在工作过程中可使所有阀门片同步转动，改变现有结构摩擦力大的缺点，稳定性可靠性较高。

(2)本发明中滚轮式结构的同步环的运动为滚轮的滚动摩擦，摩擦力较小。同时加工安装方便。

(3)本发明中行式滚珠式同步环的运动为滚珠的滚动摩擦，摩擦力较小同步环截面上只分布一排滚珠，结构厚度较小，可以适应更小的安装空间。