[發明專利]一種出口高度可調的聲速噴管

在審

• 申請號: 202110305929.5
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113049257A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 馬護生;魏巍;秦天超;郝顏;任思源;時培杰;周曉剛;黃康;陳峰;宗有海;李學臣;葉敏;李聰;譚錫容;江輝
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心空天技術研究所
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種出口高度可調的聲速噴管。該聲速噴管為方形噴管，包括安裝在支撐架上，沿氣流方向上下對稱布置，通過收縮型面搭接方式順序連接的固定收縮段和可調高度收縮段；支撐架的左、右兩側對稱安裝兩個側壁板；兩個高度調節器對稱安裝在支撐架的上、下方；高度調節器的固定端固定在支撐架上，高度調節器的運動端通過鉸鏈與可調高度收縮段連接；高度調節器帶動可調高度收縮段沿固定收縮段的收縮型面滑動，實現噴管出口高度調節。該聲速噴管可根據試驗需要實現出口高度調節、操作便捷，定位簡單，高度調節精準度高，能夠節省試驗準備時間，提高試驗效率。

技術領域

本發明屬于航空發動機基礎研究試驗設備領域，具體涉及一種出口高度可調的聲速噴管。

背景技術

航空葉輪機(包括風扇/壓氣機和渦輪)和燃氣輪機是維持熱力循環并產生推力的關鍵部件，其轉/靜葉片的氣動外形決定了航空葉輪機和燃氣輪機的氣動性能。為設計出高性能的航空噴氣發動機和燃氣輪機，需要在葉柵(二維葉型)層面研究葉輪機的設計方法和流動特性。為了能在地面進行真實飛行條件下的葉柵通道流動氣動特性試驗研究，必須建造能夠模擬實際飛行時葉柵流動馬赫數和雷諾數等參數的地面設備，以保證能夠在接近實際工作狀態的條件下，進行大量的氣動性能試驗研究和技術驗證，以分析研究葉柵通道內的流動機理、特點和規律，驗證新的設計方案。對于帶氣膜冷卻及內部氣冷的渦輪葉柵流動研究，還需要試驗設備主流與次流之間具備足夠的溫度差或者溫度比調節能力以及不同介質的引入能力，用以模擬兩股同種或者不同種介質氣流及渦輪葉片間的傳熱傳質過程。

目前，國內外開展航空發動機葉輪機(包括風扇/壓氣機和渦輪)和燃氣輪機葉型葉柵試驗通常采用平面葉柵流動模擬裝置。由于試驗葉柵進口氣流角范圍大，試驗段葉柵堵塞度高，在進行壓氣機試驗時，為保證柵前來流馬赫數均勻性，須根據試驗進口氣流角不同狀態，調節葉柵上下端壁泄流流量；在進行帶氣膜冷卻渦輪葉柵試驗時，為保證主流、次流流量比精確控制，同樣須根據試驗不同狀態，調節葉柵上下端壁泄流流量。要實現葉柵上下端壁泄流流量的精確控制，必然要求試驗段具備出口高度調節功能，也為試驗段前段噴管出口高度調節提出了嚴苛要求。現有平面葉柵流動模擬裝置，由于聲速噴管大都均為固態噴管，不具備噴管出口高度調節功能，要滿足葉柵上下端壁泄流流量控制，一般采取在噴管出口連接不同高度過渡段實現，這種噴管高度調節方式帶來很多缺點：1、不同高度過渡段與噴管連接會造成噴管出口尺寸突變和階差，導致試驗段流場品質變差，試驗精準度降低；2、改變試驗狀態時，需要頻繁更換不同高度過渡段，操作極不方便，勞動強度大，試驗效率低下；3、無法實現噴管高度和試驗段高度的連續調節，可能導致部分試驗條件無法實現。

當前，迫切需要發展一種出口高度可調的聲速噴管，實現噴管出口高度方便高效連續調節，進而實現試驗段高度的連續調節，滿足先進航空發動機葉輪機和燃氣輪機葉型葉柵氣動性能試驗基礎研究和技術驗證的需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種出口高度可調的聲速噴管。

本發明的出口高度可調的聲速噴管，其特點是，所述的聲速噴管為方形噴管，包括安裝在支撐架上，沿氣流方向上下對稱布置，通過收縮型面搭接方式順序連接的固定收縮段和可調高度收縮段；支撐架的左、右兩側對稱安裝兩個側壁板；固定收縮段、可調高度收縮段和兩個側壁板內表面形成噴管流道；

兩個高度調節器對稱安裝在支撐架的上、下方；高度調節器的固定端固定在支撐架上，高度調節器的運動端通過鉸鏈與可調高度收縮段連接；

兩組直線導軌分別安裝在側壁板水平中心線的上、下兩側，直線導軌與水平方向夾角為35°～55°；可調高度收縮段上安裝有滑塊，滑塊分別裝卡在對應的導軌上；

在高度調節器驅動下，高度調節器的運動端通過鉸鏈帶動可調高度收縮段的滑塊沿直線導軌移動，可調高度收縮段同時沿固定收縮段的收縮型面滑動，實現噴管出口高度調節。

進一步地，所述的直線導軌為直線滑動導軌。

進一步地，所述的鉸鏈替換為銷軸。