[发明专利]一种带红外抑制措施的双S弯收扩喷管

说明书

本发明一种带红外抑制措施的双S弯收扩喷管，属于航空发动机领域；包括发动机外涵道、发动机混合器、发动机内涵道、冷却通道、喷管收缩段、喷管扩张段、喷管喉部；冷却通道位于S弯喷管背风区的外周，由覆盖于S弯喷管背风区的冷却通道壁与S弯喷管壁构成；冷却通道起始端设有开口，其余侧均由冷却通道壁边缘与S弯喷管壁连接为封闭结构，并通过旁路进气孔、冷却出口与S弯喷管内连通；多个旁路进气孔沿周向均布于冷却通道起始端，冷却出口位于冷却通道末端，并由多个冷却出气孔与S弯喷管连通。利用冷却通道中的气流降低喷管壁面的温度，从而降低喷管红外辐射特征。利用冷却孔排出的气流改善双S弯喷管背风区域的流动分离，提高喷管推力。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种带红外抑制措施的双S弯收扩喷管。

背景技术

S弯喷管结构能够遮蔽航空发动机中的涡轮叶片、中心锥等热壁面，从而降低探测器接受到的固体壁面的红外辐射强度；此外，S弯管道与二元或异形出口还加剧了气流的掺混作用，降低了羽流区高温区域的范围，进而降低了燃气的红外辐射强度。在雷达散射方面，S弯喷管结构使得单站雷达接受到的雷达回波强度降低。正是这种结构上的特点，使得S弯喷管能够降低飞行器正后向的红外与雷达特征，在隐身飞机研制中被广泛关注。

当下，喷管中心线的发展逐渐由单弯、双弯甚至到三弯型；喷管流道面积的变化规律由收敛型发展至收扩型；喷管轴向长度由长距离向短距离发展。S弯喷管的结构逐渐紧凑、复杂。大多数的研究分析了S弯喷管的气动问题、发动机匹配问题以及红外隐身及雷达隐身问题。如CN107229798A公开“一种双S弯喷管设计方法”，提出了S弯管道的设计流程，能够提高双S弯喷管的管道型面的生成效率，但在双S弯喷管设计中并未考虑喷管的壁面温度的影响。CN208310917U公开了“一种解决S弯喷管与涡扇发动机匹配问题的转接段结构”，提出改善发动机匹配性的一种结构，从喷管与发动机连接的外形上进行了分析，通过所提出一种收缩形式的连接结构来改善S弯喷管与发动机的匹配性，但未分析S弯喷管的红外隐身性能也没有考虑壁面的冷却。

当双S弯喷管用于小涵道比涡轮发动机中，发动机涡轮出口的高温燃气突破来自外涵道冷流会冲击双S弯喷管的弯曲壁面，造成弯曲部分温度升高，局部热应力增加，甚至会产生气流分离造成气动性能下降，给结构、气动以及红外隐身性能都会带来不利影响，从而影响到飞行器的性能。因此，迫切需要一种技术方案解决双S弯喷管中弯折处温度及压力分布不均匀的问题。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种带红外抑制措施的双S弯收扩喷管，用以改善小涵道比发动机高温燃气冲击喷管壁面使得喷管壁面局部温度升高、喷管红外特征增大以及发动机推力损失增加的现象。利用冷却通道中的气流降低喷管壁面的温度，从而降低喷管红外辐射特征。利用冷却孔排出的气流改善双S弯喷管背风区域的流动分离，提高喷管推力。

本发明的技术方案是：一种带红外抑制措施的双S弯收扩喷管，包括发动机外涵道1、发动机内涵道4、发动机混合器3、喷管收缩段6、喷管扩张段7、喷管喉部8，发动机外涵道1的出口、发动机内涵道4的出口均与发动机混合器3的进口连通，发动机混合器3、喷管收缩段6、喷管喉部8、喷管扩张段7依次连接，构成喷管的主流流道；其特征在于：还包括旁路进气孔2、冷却通道5和冷却出口9；冷却通道5位于S弯喷管背风区的外周，由覆盖于S弯喷管背风区的冷却通道壁与S弯喷管壁构成，冷却通道5的径向截面为弧形空腔；冷却通道5位于发动机外涵道1一侧的起始端设有开口，其余侧均由冷却通道壁边缘与S弯喷管壁连接为封闭结构；

所述冷却通道5分别通过旁路进气孔2、冷却出口9与S弯喷管内连通；多个旁路进气孔2沿周向均布于冷却通道5起始端的S弯喷管壁上；冷却出口9位于冷却通道5末端，并由多个冷却出气孔91与S弯喷管连通。

本发明的进一步技术方案是：所述喷管收缩段6包括第一弯段61和第二弯段62，第一弯段61与第二弯段62的连接处是S弯的弯曲转折处63。