[發明專利]一種自適應循環發動機可調機構中的柵格減阻型模式切換閥

在審

• 申請號: 202310485817.1
• 申請日: 2023-05-04
• 公開（公告）號: CN116498447A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 毛建興;胡殿印;陸煒鑫;王榮橋
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02K3/075
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平;顧煒

本發明涉及一種自適應循環發動機可調機構中的柵格減阻型模式切換閥，所述模式切換閥位于發動機第二外涵，采用液壓作動筒驅動，使用封嚴條與安裝于機匣上的承力框架實現封嚴，實現第二外涵的氣流通路的開閉，改變第一外涵與第二外涵的流量分配，從而切換發動機工作模式。該模式切換閥應用于寬域自適應循環發動機，采用了不同于傳統自適應循環發動機的“逆風”放置方向。為了降低“逆風”放置產生的氣動阻力和失穩風險，創新性的采用了柵格減阻的設計方案。該機構設計合理，運動可靠，氣密性良好。

技術領域

本發明屬于航空航天技術中的高性能燃氣渦輪發動機技術領域，具體涉及一種自適應循環發動機可調機構中的柵格減阻型模式切換閥。

背景技術

自適應循環發動機是指發動機能夠根據不同的工作狀態調整熱力循環模式，使發動機滿足在不同外界環境與不同飛行任務情況下的性能需求。

自適應循環發動機采用三外涵模式，通過模式切換閥、可變涵道引射器、可調導葉等可調機構從而調整發動機涵道比，渦輪前溫度、增壓比等循環參數，從而使發動機能夠在更寬的工作領域內達到最優的工作性能。其中模式切換閥位于第二外涵，用于打開和關閉第二外涵的氣流通路，實現發動機渦噴工作模式和渦扇工作模式的轉換。不同于傳統變循環發動機模式切換閥(如CN201410168812、CN200910091284)的“順風”放置方向，自適應循環發動機中模式切換閥采用“逆風”放置方向，這一結構設計要求導致模式切換閥在模式切換過程中需要承受巨大的氣動阻力并且容易發生失穩。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種自適應循環發動機可調機構中的柵格減阻型模式切換閥，在發動機工作模式切換過程中，模式切換閥可以打開柵格，形成氣流通路以降低氣動阻力與結構失穩風險，從而降低模式切換閥的結構強度設計要求，縮小模式切換閥的體積質量。該模式切換閥為“逆風”放置方向，在模式切換過程中能夠打開柵格，降低模式切換閥受到的氣動阻力并且具有較好的結構穩定性與氣密性。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種自適應循環發動機可調機構中的柵格減阻型模式切換閥，該模式切換閥位于發動機第一外涵和第二外涵之間，由第二外涵外機匣、第二外涵前段內機匣、第二外涵后段內機匣、同步環、液壓作動筒、柵格支撐框架、柵格、同步桿、傳動桿、滑塊、導軌、同步環支座、封嚴條組成。第二外涵后段內機匣內壁有48對第一凸耳，以安裝柵格支撐框架。柵格支撐框架側面與頂面采用封嚴條包裹，封嚴條用橡膠制作，可以提高模式切換閥的氣密性。柵格支撐框架側面設有第一銷釘孔，柵格同樣設有第二銷釘孔，通過第一銷釘、第二銷釘連接柵格與柵格支撐框架，使柵格可以轉動。

進一步地，柵格設計為流線型，以減小模式切換閥切換過程中的氣動阻力，各個柵格側面均設有第四凸耳，用于柵格與同步桿的連接，同步桿確保各個柵格的轉動角度相一致。其中最前緣柵格還設有圓第一弧凸臺，發動機在渦扇工作模式下，第一圓弧凸臺緊壓在第二外涵前段內機匣上，限制了最前緣柵格的轉動，通過同步桿，柵格同步轉動，使柵格之間相互壓緊封嚴。

進一步地，柵格支撐框架前端設有第三凸耳，通過傳動桿與同步環上設有的第六凸耳連接。同步環安裝于第二外涵后段內機匣，滑塊通過4個螺釘固定在同步環上，滑塊沿著導軌軸向運動，導軌固定在同步環支座上，同步環支座通過螺釘固定在第二外涵后段內機匣上。

進一步地，液壓作動筒驅動同步環前后滑動。液壓作動筒由球鉸、作動筒拉桿與筒體組成，作動筒拉桿的前端設有第五凸耳，通過球鉸連接同步環上的作動筒連接柱。第二外涵外機匣設有承力框架和第二圓弧凸臺：承力框架通過焊接的方式與第二外涵后段內機匣相連接，除了起到傳遞載荷，支撐發動機的作用，還可以實現發動機渦噴工作模式下，模式切換閥的封嚴；在渦噴工作模式下，第二圓弧凸臺緊壓在最前緣柵格上，限制了最前緣柵格的轉動，通過同步桿，柵格同步轉動，使柵格之間相互壓緊封嚴，與最前端柵格上的第一圓弧凸臺作用相一致。

進一步地，所述柵格支撐框架上裝有5片柵格。