[發明專利]一種采用激波旁路結構的收擴噴管

有效

• 申請號: 202010895539.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112065603B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 李基權;張勃;林麗冰;吉洪湖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02K1/40
• 分類號: F02K1/40;F02K1/78
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張明浩

本發明涉及一種采用激波旁路結構的收擴噴管，從前至后依次由噴管進口、收縮段、喉道、擴張段以及噴管出口組成，噴管進口的氣流經收縮段收縮后，在喉道處產生激波，射向擴張段壁面，其中：擴張段在激波入射位置的壁面開槽道，槽道沿擴張段周向連續，槽道與旁路通道連通，旁路通道布置在擴張段外側，前端與槽道連通，后端延伸至噴管出口處，激波從槽道進入旁路通道，并經旁路通道的后端排出。本發明在激波產生后擴張段第一個入射位置壁面開設槽道，對主流進行放氣處理，將波與部分氣流引入到旁路通道，以阻止其在主流通道內繼續反射。

技術領域

本發明涉及航空發動機結構設計領域，特別涉及一種采用激波旁路結構的收擴噴管。

背景技術

隨著航空發動機的不斷發展，推重比越來越高，尾噴流速度越來越大，出口為超音速排氣的超音速噴管成為必然的發展方向。對于收擴噴管的擴張段，主流流動狀態為超音速，由于其特殊流動和結構特點，主流通道內將產生多道斜激波，斜激波打到壁面上還將繼續向下游反射，最終形成一系列復雜波系。當激波強度較強時，將會對主流產生較大影響，使得噴管流動損失增大，推力下降，噴管擴張段激波損失隨激波數量增大而增大，故減少激波數量是降低激波損失的有效途徑。同時，一系列波系打到壁面上時，將會產生逆壓梯度，引起邊界層流動分離；對于壁面有氣膜冷卻的情況，還將影響冷氣出流和氣膜覆蓋，從而使得冷卻效率降低。所以，需要采取有效措施消除主流通道內的波系，以降低激波帶來的損失。

發明內容

噴管進口的氣流經收縮段收縮后，在喉道處將產生較強激波，射向下游壁面，并不斷反射，本發明為了消除主流通道內的波系，以降低激波帶來的損失，在激波產生后擴張段第一個入射位置壁面開設槽道，對主流進行放氣處理，將波與部分氣流引入到旁路通道，以阻止其在主流通道內繼續反射。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種采用激波旁路結構的收擴噴管，從前至后依次由噴管進口、收縮段、喉道、擴張段以及噴管出口組成，噴管進口的氣流經收縮段收縮后，在喉道處產生激波，射向擴張段壁面，其中：擴張段在激波入射位置的壁面開槽道，槽道沿擴張段周向連續，槽道與旁路通道連通，旁路通道布置在擴張段外側，前端與槽道連通，后端延伸至噴管出口處，激波從槽道進入旁路通道，并經旁路通道的后端排出。

為優化上述結構形式，采取的具體措施還包括：

上述的槽道走向與激波入射角度平行。

上述的槽道入口處設置有彈性擋板，彈性擋板一端與擴張段的內壁面連接，另一端為自由端，彈性擋板密封地蓋合在槽道入口，彈性擋板設置為正常流經擴張段的氣流無法沖開彈性擋板，激波則有有足夠的能量將彈性擋板沖開，使激波能進入槽道。

上述的槽道為從前至后的擴張型槽道，旁路通道為從前至后的漸擴通道，旁路通道的漸擴角與擴張段的擴張角相同。

上述的旁路通道與槽道一體成型，旁路通道為槽道在擴張段外的延伸，旁路通道前端內壁布置多個吸波體，吸波體由吸波材料構成。

上述的吸波體內設置有吸波體內冷卻通道，吸波體內冷卻通道內流動有冷媒，冷媒能與吸波體換熱，將吸波體的熱量帶出。

上述的冷媒為高壓冷氣。

上述的吸波體表面呈弧形凸起狀，吸波體沿旁路通道內壁周向布置，與激波流動方向垂直。