[发明专利]一种喷管及飞机后体狭缝排气冷却装置

说明书

本申请属于发动机设计技术领域，具体涉及一种喷管及飞机后体狭缝排气冷却装置。该装置包括与发动机外涵连通的集气腔，集气腔位于喷管侧壁及喉道调节片的内外壁面之间，集气腔在喷管侧壁后端设置有侧壁排气狭缝(1)，侧壁排气狭缝(1)安置于飞机后体或尾锥(3)的前侧，侧壁排气狭缝(1)的排气与喷管喷流方向大致平行；集气腔在喷管的喉道调节片的扩张段内壁面设置有扩张段排气狭缝(5)，扩张段排气狭缝(5)的排气与喷管扩张段调节片近壁面的气流流动方向大致平行。本申请提高了冷却机构整体强度，降低了加工难度和加工成本，对喷管及飞机后体的冷却范围更大、效果更佳，同时可以更好的提升飞机后向的雷达隐身和红外隐身效果。

技术领域

本申请属于发动机设计技术领域，具体涉及一种喷管及飞机后体狭缝排气冷却装置。

背景技术

采用二元推力矢量喷管、单边膨胀喷管等矩形喷管后，飞机普遍采用尖尾椎结构，使飞机整体符合超音速面积率、降低后体压差阻力的要求，并在尾椎内普遍容纳减速伞、后向探测等设备。由于尾椎内会容纳重要设备，且表面大量采用复合材料并喷涂隐身涂层，复合材料与隐身涂料的耐温性较差，因而对飞机后体的热防护能力提出了较高的要求。

传统的壁面冷却的主要方式是气膜冷却，即在发动机喷管的隔热屏上均布成百上千的冷却气排气孔，通过冷却气形成低温气膜达到冷却壁面、降低红外辐射的目的。

传统气膜冷却存在以下缺陷：

1)发动机喷管侧壁隔热屏大量开孔会大幅提高喷管的雷达反射强度，降低二元喷管的隐身效果，同时隔热屏表面大量开孔，会降低隔热屏的强度，并且隔热屏内外压差产生的气动应力和高温喷流产生的热应力会集中于开孔位置，容易造成隔热屏损坏，而为满足隔热屏强度需要，就必须增大隔热屏厚度，提高喷管重量；

2)在隔热屏上大量开孔，工艺流程复杂，会增加加工难度和加工成本，且对材料的性能和可加工性要求较高，可用材料的备选范围小；

3)气膜冷却中冷气入射角度无法与壁面平行射入，与高温喷流的掺混效果较强，壁面不容易完全被冷气覆盖，冷却效果差。

发明内容

为了解决上述问题，本申请基于喷管及后体平行排气冷却的方式，提出一种喷管及飞机后体狭缝排气冷却装置，主要包括与发动机外涵连通的集气腔，所述集气腔位于喷管侧壁及喉道调节片的内外壁面之间，所述集气腔在喷管侧壁后端设置有侧壁排气狭缝，所述侧壁排气狭缝安置于飞机后体或尾锥的前侧，侧壁排气狭缝的排气与喷管喷流方向大致平行；所述集气腔在喷管的喉道调节片的扩张段内壁面设置有扩张段排气狭缝，扩张段排气狭缝的排气与喷管扩张段调节片近壁面的气流流动方向大致平行。

优选的是，所述发动机外涵与所述集气腔之间设置有流量控制阀。

优选的是，所述侧壁排气狭缝内置有格栅。

优选的是，所述扩张段排气狭缝位于扩张段上，且距喷管喉道的高压区后方设定距离。

优选的是，所述扩张段排气狭缝由多个拱形壁面分割成若干喷气口。

优选的是，所述扩张段排气狭缝包括多个，多个扩张段排气狭缝沿尾喷流方向在喷管扩张段上设置并排设置。

本申请的关键点在于：

本申请采用平行排气冷却可以避免在喷管表面大量开孔，从而提升二元喷管的隐身效果，隔热屏结构表面光滑完整，有利于提高结构强度，同时降低隔热屏表面承受的气动应力和热应力；

本申请狭缝排气冷却的隔热屏表面无需开孔，加工难度及加工成本降低，材料可选范围大；

本申请狭缝排气冷却的冷却气流动方向与喷管喷流方向平行，与高温热流掺混效率低，低温气膜的保护范围更大，距离更长，从而能够避免飞机后体被高温喷流烧蚀。

本申请的优点在于：