[發(fā)明專利]一種多孔射流沖擊的帽罩換熱結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114483314A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉蕾;李中匯;虞冬寅;陳天祥;王彪
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02C7/047
• 分類號: F02C7/047;B64D15/04
• 代理公司: 杭州泓呈祥專利代理事務所(普通合伙) 33350
• 代理人: 王豐

本發(fā)明屬于航空發(fā)動機旋轉(zhuǎn)帽罩的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種多孔射流沖擊的帽罩換熱結(jié)構(gòu)，它包括帽罩外殼、帽罩內(nèi)殼、主流熱氣管、支流熱氣管、主流熱氣流動通道、支流熱氣流動通道、熱氣換熱通道、環(huán)形熱氣出口通道，其中帽罩外殼的內(nèi)壁面中間環(huán)形區(qū)域，設(shè)有多排周向均勻分布的半球凸起物或螺旋凸起物，帽罩外殼的外壁面中間區(qū)域設(shè)有與內(nèi)壁面相同數(shù)量的凹坑或螺旋槽；該結(jié)構(gòu)在帽罩前端設(shè)置的結(jié)構(gòu)便于收集水滴，且該結(jié)構(gòu)強化帽罩前端的換熱強度，在帽罩后端增設(shè)熱氣來源，更充分的利用熱氣中的能量，起到更優(yōu)的防冰效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機旋轉(zhuǎn)帽罩的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體為一種多孔射流沖擊的帽罩換熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

飛機在含有過冷水滴的云層中飛行時，飛機的迎風表面，包括：機翼、尾翼、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)帽罩、支板等部件都會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。飛機的機翼和尾翼結(jié)冰時，會改變飛機原有設(shè)計的氣動外形，會增大飛行阻力并降低升力；而發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)帽罩和支板結(jié)冰時，會嚴重改變發(fā)動機的內(nèi)流特性，結(jié)冰嚴重時，附著在表面上方的冰塊脫落后，會被吸入發(fā)動機，被吸入的冰片很有可能打傷發(fā)動機葉片，對于發(fā)動機的安全運轉(zhuǎn)構(gòu)成嚴重威脅，更惡劣的情況下還會造成機毀人亡的慘劇。為此，在發(fā)動機的設(shè)計研制過程中，考慮發(fā)動機旋轉(zhuǎn)帽罩的防冰問題十分有必要。

現(xiàn)有的航空發(fā)動機旋轉(zhuǎn)帽罩主要通過從高壓壓氣機引入的熱氣與帽罩進行對流換熱，以達到防止撞擊到帽罩的過冷水滴結(jié)冰或融冰的效果。考慮到撞擊并附著在帽罩上的水滴通常能形成連續(xù)水膜，該情況下結(jié)冰通常相對規(guī)則且不易掉落，而目前常規(guī)的帽罩結(jié)構(gòu)其內(nèi)部熱氣流動通道并不具有明顯強化換熱的效果，這使得若保障飛行安全，通常得消耗大量熱氣，這又會對飛機推力造成不小的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明公開一種多孔射流沖擊的帽罩換熱結(jié)構(gòu)，來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個上述問題，它是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

一種多孔射流沖擊的帽罩換熱結(jié)構(gòu)，包括帽罩外殼、帽罩內(nèi)殼、主流熱氣管、支流熱氣管、主流熱氣流動通道、支流熱氣流動通道、熱氣換熱通道、環(huán)形熱氣出口通道，所述帽罩外殼的內(nèi)壁面與帽罩內(nèi)殼的外壁面形成熱氣換熱通道。

所述帽罩外殼外壁面的前端為錐面，帽罩外殼內(nèi)壁面的前端為倒圓的錐形曲面。

所述熱氣換熱通道為漸縮通道，帽罩內(nèi)殼的母線與軸線的夾角α2較帽罩外殼的母線與軸線的夾角α1大1°~3°。

所述帽罩外殼的外壁面設(shè)有凹陷，帽罩外殼的內(nèi)壁面設(shè)有凸起物，凹陷和凸起物在帽罩外殼外壁面和內(nèi)壁面上一一對應。

多個所述支流熱氣管均勻分布在主流熱氣管上。

所述主流管長度為L，主流熱氣管與支流熱氣管連接在主流熱氣管的前半部分，且具體范圍為1/4~1/3主流熱氣管長L位置處。

作為本發(fā)明進一步改進，所述帽罩外殼外壁面的凹陷為凹坑，所述帽罩外殼的內(nèi)壁面的凸起物為半球凸起物。

作為本發(fā)明進一步改進，所述帽罩外殼的外壁面的凹陷為螺旋槽，所述帽罩外殼的內(nèi)壁面的凸起物為螺旋凸起物。

作為本發(fā)明進一步改進，多個所述凹坑在帽罩外殼的外壁面上均勻分布，沿母線可布置4~5排交叉排列的所述凹坑。

作為本發(fā)明進一步改進，多個所述半球凸起物在帽罩外殼的內(nèi)壁面上均勻分布，沿母線可布置4~5排交叉排列的所述半球凸起物。

作為本發(fā)明進一步改進，多個所述螺旋槽在帽罩外殼的外壁面上均勻分布。

作為本發(fā)明進一步改進，多個所述螺旋凸起物在帽罩外殼的內(nèi)壁面上均勻分布。

作為本發(fā)明進一步改進，帽罩外殼的母線與軸線夾角α1的取值范圍為30°~42°。

作為本發(fā)明進一步改進，所述帽罩內(nèi)殼與主流熱氣管連接處倒圓角。