一种自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀

本发明属于航空航天技术中的高性能燃气涡轮发动机，具体涉及一种自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀。

背景技术：

1、自适应循环发动机是指发动机能够根据不同的工作状态调整热力循环模式，使发动机满足在不同外界环境与不同飞行任务情况下的性能需求。

2、自适应循环发动机采用三外涵模式，通过模式切换阀、可变涵道引射器、可调导叶等可调机构从而调整发动机涵道比，涡轮前温度、增压比等循环参数，从而使发动机能够在更宽的工作领域内达到最优的工作性能。其中模式切换阀位于第二外涵，用于打开和关闭第二外涵的气流通路，实现发动机涡喷工作模式和涡扇工作模式的转换。不同于传统变循环发动机模式切换阀(如cn201410168812、cn200910091284)的“顺风”放置方向，自适应循环发动机中模式切换阀采用“逆风”放置方向，这一结构设计要求导致模式切换阀在模式切换过程中需要承受巨大的气动阻力并且容易发生失稳。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，在发动机工作模式切换过程中，模式切换阀可以打开栅格，形成气流通路以降低气动阻力与结构失稳风险，从而降低模式切换阀的结构强度设计要求，缩小模式切换阀的体积质量。该模式切换阀为“逆风”放置方向，在模式切换过程中能够打开栅格，降低模式切换阀受到的气动阻力并且具有较好的结构稳定性与气密性。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，该模式切换阀位于发动机第一外涵和第二外涵之间，由第二外涵外机匣、第二外涵前段内机匣、第二外涵后段内机匣、同步环、液压作动筒、栅格支撑框架、栅格、同步杆、传动杆、滑块、导轨、同步环支座、封严条组成。第二外涵后段内机匣内壁有48对第一凸耳，以安装栅格支撑框架。栅格支撑框架侧面与顶面采用封严条包裹，封严条用橡胶制作，可以提高模式切换阀的气密性。栅格支撑框架侧面设有第一销钉孔，栅格同样设有第二销钉孔，通过第一销钉、第二销钉连接栅格与栅格支撑框架，使栅格可以转动。

4、进一步地，栅格设计为流线型，以减小模式切换阀切换过程中的气动阻力，各个栅格侧面均设有第四凸耳，用于栅格与同步杆的连接，同步杆确保各个栅格的转动角度相一致。其中最前缘栅格还设有圆第一弧凸台，发动机在涡扇工作模式下，第一圆弧凸台紧压在第二外涵前段内机匣上，限制了最前缘栅格的转动，通过同步杆，栅格同步转动，使栅格之间相互压紧封严。

5、进一步地，栅格支撑框架前端设有第三凸耳，通过传动杆与同步环上设有的第六凸耳连接。同步环安装于第二外涵后段内机匣，滑块通过4个螺钉固定在同步环上，滑块沿着导轨轴向运动，导轨固定在同步环支座上，同步环支座通过螺钉固定在第二外涵后段内机匣上。

6、进一步地，液压作动筒驱动同步环前后滑动。液压作动筒由球铰、作动筒拉杆与筒体组成，作动筒拉杆的前端设有第五凸耳，通过球铰连接同步环上的作动筒连接柱。第二外涵外机匣设有承力框架和第二圆弧凸台：承力框架通过焊接的方式与第二外涵后段内机匣相连接，除了起到传递载荷，支撑发动机的作用，还可以实现发动机涡喷工作模式下，模式切换阀的封严；在涡喷工作模式下，第二圆弧凸台紧压在最前缘栅格上，限制了最前缘栅格的转动，通过同步杆，栅格同步转动，使栅格之间相互压紧封严，与最前端栅格上的第一圆弧凸台作用相一致。

7、进一步地，所述栅格支撑框架上装有5片栅格。

8、进一步地，所述同步环上设有2个滑块，由2个液压作动筒驱动。

9、本发明与现有技术相比的优点在于：

10、本发明一种自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，该机构使用了栅格结构，在满足开闭涵道，切换发动机的工作模式的基本要求下，实现模式切换过程的减阻需求，尤其是在涡喷工作模式切换到涡扇工作模式的切换过程中，模式切换阀需要逆风向前推动，收到气动阻力极大。该机构可以大大减小该过程的模式切换阀所受阻力，从而降低对结构强度与驱动系统的要求，实现结构的轻量化。此外，该结构还具有运动可靠，气密性良好等特点。

技术特征：

1.一种自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，其特征在于：所述模式切换阀位于发动机第一外涵和第二外涵之间，包括第二外涵外机匣(1)、第二外涵前段内机匣(2)、第二外涵后段内机匣(3)、同步环(4)、液压作动筒(5)、栅格支撑框架(6)、栅格(7)、同步杆(8)、传动杆(9)、滑块(10)、导轨(11)、同步环支座(12)、封严条(13)；第二外涵后段内机匣(3)内壁有若干对第一凸耳(3-2)，以安装栅格支撑框架(6)，栅格支撑框架(6)上装有5片可以旋转的栅格(7)，栅格(7)之间采用同步杆(8)连接以保证旋转角度一致；栅格支撑框架(6)通过传动杆(8)与同步环(4)连接，同步环(4)沿安装于第二外涵后段内机匣(3)前后滑动，由液压作动筒(5)驱动；液压作动筒(5)由球铰(5-1)、作动筒拉杆(5-2)与筒体(5-3)组成，液压作动筒(5)通过作动筒拉杆(5-2)前端的第五凸耳(5-4)与球铰(5-1)连接同步环(4)上的作动筒连接柱(4-1)；当液压作动筒(5)驱动同步环(4)向发动机进气方法运动时，第二外涵打开，发动机切换为涡扇工作模式；当液压作动筒(5)驱动同步环(4)反向运动时，第二外涵关闭，发动机切换为涡喷工作模式。

2.根据权利要求1所述的自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，其特征在于：采用“逆风”放置方向，模式切换阀的主体结构安装在第二外涵后段内机匣(3)，当发动机从涡喷工作模式切换到涡扇工作模式，模式切换阀沿着逆气流方向向前运动；所述主体结构包括栅格支撑框架(6)、栅格(7)、同步杆(8)、传动杆(9)。

3.根据权利要求1所述的自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，其特征在于：所述栅格(7)采用流线型设计并且能够在栅格支撑框架(6)上旋转，其在模式切换过程中打开气流通路，减小模式切换过程中的气动阻力。

4.根据权利要求1所述的自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，其特征在于：所述栅格支撑框架(6)在侧面和顶面装有橡胶的封严条(13)，以减少模式切换阀的漏气，提高发动机工作效率。

5.根据权利要求1所述的自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，其特征在于：当发动机第二外涵关闭，处于涡喷工作模式时，栅格支撑框架(6)向外展开产生的空隙借助第二外涵外机匣(1)的承力框架(1-1)填充，实现气体封严。

6.根据权利要求1所述的自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，其特征在于：所述栅格(7)的最前缘栅格(7-1)设有第一圆弧凸台(7-8)，所述第二外涵外机匣(1)设有第二圆弧凸台(1-2)，确保发动机涡喷与涡扇两种工作模式下，栅格(7)固定锁死，不发生转动。

技术总结
本发明涉及一种自适应循环发动机可调机构中的栅格减阻型模式切换阀，所述模式切换阀位于发动机第二外涵，采用液压作动筒驱动，使用封严条与安装于机匣上的承力框架实现封严，实现第二外涵的气流通路的开闭，改变第一外涵与第二外涵的流量分配，从而切换发动机工作模式。该模式切换阀应用于宽域自适应循环发动机，采用了不同于传统自适应循环发动机的“逆风”放置方向。为了降低“逆风”放置产生的气动阻力和失稳风险，创新性的采用了栅格减阻的设计方案。该机构设计合理，运动可靠，气密性良好。

技术研发人员：毛建兴,胡殿印,陆炜鑫,王荣桥
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13