[发明专利]一种带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管

权利要求书

1.一种带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，沿气流方向依次为收敛段、扩张段，并在外围设置第三涵道；收敛段的入口为喷管的进气口，包括内涵进气口和外涵进气口，扩张段的出口为喷管的排气口，收敛与扩张的衔接处形成喷管喉道；其特征在于：还包括扰流肋-气膜冷却结构和流道调节装置；

所述第三涵道的出口是位于扩张段的环形出口，由扩张段外壁面套装于扩张段内壁面的重叠部分之间的环形缝隙构成；

所述扰流肋-气膜冷却结构包括气膜冷却孔和扰流肋，若干所述气膜冷却孔沿周向布置于外涵气流与第三涵道冷却气流无法覆盖的喷管壁面，即靠近环形出口的扩张段内壁面上和喷管排气口处的扩张段外壁面上，冷却气流通过气膜冷却孔流入喷管内部，并覆盖于喷管内壁面上；喷管外壁面上沿中心线设置有多个环形凸起，作为扰流肋；

所述流道调节装置包括可调喷管壁面和作动筒，所述可调喷管壁面是由多个片状结构组成的环形，各片状结构的根部沿周向铰接于扩张段内壁面的出口，作为所述环形出口的内环面的一部分；所述作动筒与片状结构一一对应，其固定端与扩张段内壁面的外周面铰接，作动端与片状结构的外侧面铰接；通过作动端的伸缩控制片状结构的转动位置，进而改变第三涵道的环形出口的径向截面积；

所述收敛段与扩张段均为S形，收敛段和扩张段在轴向的长度比在1：2至3:2之间；

若干所述气膜冷却孔沿喷管外周面均布；均布方式为，沿S弯喷管轴向均布多排，相邻两排通孔以顺排或插排方式布置；所述气膜冷却 孔的孔径为d,每排内相邻孔之间的周向距离为2d～6d，相邻两排孔之间的间距为2d～10d。

2.根据权利要求1所述带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，其特征在于：所述第三涵道结构包括第三涵道入口、第三涵道支板、第三涵道外壁面和第三涵道出口；所述第三涵道外壁面通过多个沿中心线设置的第三涵道支板固定于喷管的壁面外围；喷管外壁面和第三涵道内壁面之间形成第三涵道；所述第三涵道为单独流道，其入口与第三涵道风扇连接，且进入第三涵道入口的气体是经过加压后的冷却气流；所述第三涵道出口位于喷管扩张段，冷气流通过所述第三涵道出口流入喷管内部，并覆盖在其后的喷管扩张段的壁面上，起到冷却作用。

3.根据权利要求1所述带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，其特征在于：所述第三涵道支板为环形片状结构，沿着喷管轴向均布在第三涵道3-10处，用于支撑第三涵道外壁面；并在第三涵道支板上开有若干小孔，冷却气流通过小孔在第三涵道内流动。

4.根据权利要求1所述带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，其特征在于：所述第三涵道出口位于喷管扩张段的轴向长度1\3处，由扩张段内壁面、扩张段外壁面形成的环形空隙；所述第三涵道的出口径向高度为喷管进气口直径的1\15,所述第三涵道轴向长度为进气口直径的1\10。

5.根据权利要求1所述带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，其特征在于：所述扰流肋为截面是圆形或方形的实心环形凸起，其径向高度为进气口直径的1\100，扰流肋通过焊接方式固连到喷管外壁面，且沿着喷管轴向均布在喷管外壁面5-20处；所述扰流肋能够加强第三涵道内的冷却气流和喷管壁面的对流换热效果，同时起到了壁面加强筋的作用，防止喷管壁面由于大的气动载荷与热载荷产生结构变形。

6.根据权利要求1所述带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，其特征在于：所述可调喷管壁面包括4个片状结构，分别构成所在位置的喷管矩形截面的四个边。

7.根据权利要求1所述带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，其特征在于：所述喷管总长度与喷管进气口直径之比在1.8至3之间，所述喷管喉道截面积与进气口面积比在0.4至0.9之间，且喷管喉道面积与排气口面积比在0.4至0.9之间。

8.根据权利要求1所述带扰流肋-气膜冷却结构的三涵道S弯喷管，其特征在于：所述喷管的进气口为圆形，排气口为矩形，且排气口宽高比为3～15。