[發明專利]一種變循環發動機可調機構中的拉桿軸承平動式前涵道引射器

有效

• 申請號: 201410168707.3
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103925115A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 申秀麗;陳宇竹;毛建興;樊江;李姣
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02K1/30
• 分類號: F02K1/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 孟卜娟;盧紀

技術領域

本發明涉及一種變循環發動機可調機構中的拉桿軸承平動式前涵道引射器，用于改變發動機工作狀態以適應不同的飛行條件，屬于航空航天技術中的高性能燃氣渦輪發動機技術領域。

背景技術

變循環發動機是一種具有優秀綜合性能的推進系統。變循環發動機是指在同一臺發動機上通過發動機一些部件的幾何形狀、尺寸或位置的改變可以實現不同熱力循環的燃氣渦輪發動機。

由發動機理論可知：渦噴發動機的超音速性能良好，單位推力大，大馬赫數飛行時耗油率相對較低；渦扇發動機則具有良好的亞音速性能，低馬赫數飛行時耗油率相對較低，但單位推力較小。典型的雙涵道變循環發動機方案綜合了渦噴發動機循環和渦扇發動機循環優點，可以根據飛行條件的不同，通過多個部件的幾何調節合理地改變涵道比從而使發動機在單涵道渦輪噴氣式或雙涵道渦輪風扇式兩種不同的工作模式之間進行循環狀態的改變，達到在不同飛行狀態下擁有不同的性能的目的。所以同傳統的渦噴發動機和渦扇發動機相比，在渦噴和渦扇之間循環狀態轉換的變循環發動機能在更寬廣的工作范圍內具有最優性能。

典型變循環發動機的可調機構主要包括模式轉換閥、前涵道引射器、后涵道引射器。其中，前涵道引射器位于核心驅動風扇級和核心機、外涵道之間，其作用是通過改變核心驅動風扇級到外涵道之間的流道面積，配合其他調節機構完成變循環發動機改變熱力循環的過程。

國外變循環發動機設計起步于20世紀70年代，目前已經研制出實現這種變循環方案的驗證機。而國內變循環發動機設計于本世紀才開始進行，還處于變循環原理的研究階段。

美國專利US4175384公開了一種前涵道引射器結構，其通過內置于核心驅動風扇機匣的作動裝置沿發動機軸向推動閥門體來實現閥門可控制狀態的變化。該專利方案的執行機構結構形式簡單，做動裝置置于核心驅動風扇機匣內，節省了空間，同時只需在外涵道中插入部分液壓管道，一定程度上不影響外涵道的氣動性能。但該專利所提供的方案將作動裝置內置于核心驅動風扇機匣內會影響機構的維修和安裝，從而很大程度上會影響經濟性。

美國專利US4068471公開了一種前涵道引射器結構，其通過內置于核心驅動風扇機匣的作動裝置提供動力，通過提供有效力矩的方式使閥門片繞固定點轉動，實現流道面積的變化。該專利方案使用的結構形式較為簡單，能夠只使用一個機構實現模式轉換閥和前涵道引射器兩個可調模式轉換機構的作用。但理論上僅能在兩個極端位置能夠進行準確的控制，對機構中間狀態較難進行準確的控制，閥門片之間的封嚴設計也是方案的一個問題，同時作動筒內置于核心驅動風扇機匣內也存在著維修和安裝的問題故總的來說方案可行性不高。

中國專利200920277530-X公開了一種前涵道引射器結構，其使用置于外涵道中的做動裝置沿發動機軸向推動經過設計的薄壁閥門體，實現閥門可控制狀態的變化，改變流道面積。該專利方案使用先引射，后平射薄壁筒式的閥門體裝置，能夠使氣流摻混較為平緩，有較高的氣動效率；同時整個機構結構簡單，零件數目少，重量輕，可靠性高。但該方案在氣流通道中布置較多的部件，特別是平動椎體占據了外涵道的較大一部分，對外涵道的氣動性能產生一定影響，同時采用支點靠后的薄壁閥體可能會出現振動問題。

綜上，現有技術存在以下幾點不足：(1)維修存在問題，成本較高。主要體現在將作動筒置于流道內或是核心驅動風扇機匣內，在實際情況下較難實現安裝，且一旦機構出現故障，維修時需要進行發動機的大范圍的拆裝，增加了成本。(2)影響發動機原型的氣動效率。主要體現在上述專利中的前涵道引射器機構直接采用薄壁閥門體截斷氣流通道或是將較多機構直接置于流道當中，較大程度上地影響了氣動效率。(3)未進行使閥門體(片)穩定工作的設計。主要體現在沒有設計閥門體(片)與核心驅動風扇機匣之間的連接或者搭接結構，僅僅通過作動筒簡單的軸向運動改變閥門體的軸向位置(或是通過簡單的力矩傳遞改變閥門片的張合角度)。(4)較難實現準確調節。主要體現在采用閥門片張合無法準確給定流道面積和氣動性能，采用先引射，后平射的閥門體形式容易出現振動，影響所計算的氣動性能。

發明內容

本發明的技術解決的問題是：克服現有技術專利的維修成本高，影響發動機原型的氣動效率，且難以長期穩定高效地工作的缺點，提供一種變循環發動機可調機構中的前涵道引射器的機構方案，能夠根據氣動設計的要求準確地改變核心驅動風扇級之后流向外涵道的流道面積，配合其他可調機構共同改變變循環發動機的循環狀態，同時兼顧有高維修性，高可靠性，壽命長，經濟性好的優點。