双层弯曲喷管及飞行器的制作方法

本发明涉及航空发动机排气系统，特别地，涉及一种双层弯曲喷管及飞行器。

背景技术：

1、尾喷管位于航空发动机涡轮下游，其作用是使涡轮后的高温燃气继续膨胀，并沿喷口高速排出。根据燃气涡轮发动机输出方式的不同，排气装置设计的形式差别较大。由于航空飞行器空间布局限制，一些发动机尾喷管需要设计成侧向弯曲喷管，有些甚至需要90度转弯。由于尾喷管的侧向弯曲，气流急剧折转，易出现比较大的气流分离区，导致喷管总压损失增大，发动机涡轮背压增加，进而导致发动机性能下降。

2、另外，航空发动机正常工作时，其热端部件如燃烧室、涡轮、尾喷管等，以及电机、燃滑油散热器等成附件散发大量的热量，并以热辐射和对流换热的形式向动力舱传递。目前动力舱通风冷却降温普遍利用发动机排气对动力舱空气进行引射，以实现动力舱通风冷却。随着航空发动机的功重比和热效率不断提高，航空发动机热端部件温度不断升高，对动力舱通风冷却的要求也不断提高，这将进一步影响发动机性能。现有的侧向排气喷管均为单层结构，涡轮后的高温气体通过尾喷管排出的同时使尾喷管壁面温度很高，尾喷管通过辐射传热和对流传热向动力舱传递大量热量，使动力舱温度升高，给动力舱的通风冷却带来一大难题。另外，现有的单层侧向排气尾喷管的排气损失大，对发动机性能影响大。

3、因此，需要一种高效的弯曲喷管，在对发动机涡轮背压影响最小的情况下实现发动机排气和动力舱通风冷却。

技术实现思路

1、本发明提供了一种双层弯曲喷管及飞行器，以解决现有涡轮发动机排气和动力舱通风冷却效果较差的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种双层弯曲喷管，包括内层弯曲喷管、外层弯曲喷管以及波瓣分流板；所述内层弯曲喷管位于外层弯曲喷管内，内层弯曲喷管和外层弯曲喷管之间形成引射掺混通道，引射掺混通道入口与动力舱连通，内层弯曲喷管进口与发动机排气通道连通，内层弯曲喷管出口与引射掺混通道出口交汇；波瓣分流板位于内层弯曲喷管内，将内层弯曲喷管分成上下两个流道通道，波瓣分流板包括分流段和波瓣段，分流段位于内层弯曲喷管的入口端，波瓣段位于内层弯曲喷管的出口端。

3、可选的，所述波瓣段靠近内层弯曲喷管出口的截面形状为正弦曲线，波瓣段靠近内层弯曲喷管进口端截面形状与分流段的后端相同，波瓣段波峰和波谷对称分布在分流板两侧。

4、可选的，内层弯曲喷管包括卡箍安装段、内层喷管上壁面以及内层喷管下壁面，内层喷管上壁面和内层喷管下壁面组合形成管道，卡箍安装段设置于内层弯曲喷管的入口端以固定内层喷管上壁面和内层喷管下壁面，卡箍安装段形成有用于与涡轮机匣配合的安装接口。

5、可选的，所述内层弯曲喷管进口为环形入口，出口为二元出口。

6、可选的，所述外层弯曲喷管包括外层喷管上壁面和外层喷管下壁面，外层喷管上壁面和外层喷管下壁面分别设置有翻边。

7、可选的，所述分流段穿过内层弯曲喷管与外层喷管上壁面和外层喷管下壁面的翻边连接。

8、可选的，所述外层弯曲喷管弯曲角度与内层弯曲喷管相同，所述内层弯曲喷管、外层弯曲喷管侧向弯曲角为锐角，内层弯曲喷管和外层弯曲喷管沿流道中心线形成渐扩型型面。

9、可选的，外层弯曲喷管出口相对于内层弯曲喷管向后延伸距离l，外层弯曲喷管的延伸段内形成混合室，引射掺混通道和内层弯曲喷管的气体在混合室内混合。

10、可选的，所述分流段弯曲角度与内层弯曲喷管相同，分流段前端和后端起始位置与内层喷管齐平。

11、根据本发明的另一方面，还提供了一种飞行器，其包括燃气涡轮发动机，燃气涡轮发动机内设置有上述的双层弯曲喷管。

12、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

13、本申请涉及一种具有波瓣分流板结构的双层弯曲喷管，该喷管具有较低的流动损失和较高的引射性能，能够在最小程度影响发动机涡轮背压的情况下，实现发动机排气和动力舱通风冷却。本发明的弯曲喷管引射混合器结构设计简单紧凑，波瓣分流板将内层弯曲喷管分为上下两个通道，对内层弯曲喷管进行导流，有效减小弯曲喷管内侧的流动分离。喷管末端的波瓣结构加强了内外层弯曲喷管的冷热气混合，提高了喷管的引射性能。因此，该波瓣分流板结构的双层弯曲喷管一方面通过分流板导流提高了弯曲喷管的气动性能，减小了对发动机性能的影响；另一方面通过分流结构和波瓣结构提高了喷管的引射性能，增加了引射流量，加速了动力舱的通风气流，又能够降低喷管壁面温度，减少尾喷管向动力舱的辐射传热和对流传热。

14、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种双层弯曲喷管，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

9.根据权利要求7所述的双层弯曲喷管，其特征在于：

10.一种飞行器，包括燃气涡轮发动机，其特征在于：燃气涡轮发动机内设置有权利要求1-9任一项所述的双层弯曲喷管。

技术总结
本申请公开了一种双层弯曲喷管及飞行器，属于航空发动机排气系统技术领域，其中双层弯曲喷管，包括内层弯曲喷管、外层弯曲喷管以及波瓣分流板；所述内层弯曲喷管位于外层弯曲喷管内，内层弯曲喷管和外层弯曲喷管之间形成引射掺混通道，引射掺混通道入口与动力舱连通，内层弯曲喷管进口与发动机排气通道连通，内层弯曲喷管出口与引射掺混通道出口交汇；波瓣分流板位于内层弯曲喷管内，将内层弯曲喷管分成上下两个流道通道，波瓣分流板包括分流段和波瓣段，分流段位于内层弯曲喷管的入口端，波瓣段位于内层弯曲喷管的出口端，分流段弯曲角度与内层弯曲喷管相同。本申请具有提升涡轮发动机排气和动力舱通风冷却效果的优点。

技术研发人员：丁金涛,张丽娜,黄兴,苏修文,邱江
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17