CN114878175B - 一种内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机试验领域，特别涉及一种内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，每个引气管均连接有减速扩压管，每个减速扩压管均有一段是轴线与外涵集气装置的轴线平行的平行段，每个平行段的内腔分别通过转轴铰接有盘状的阀门，每个转轴的一端分别穿过平行段的壁面并在壁面外侧固定连接旋转杆，每个旋转杆分别铰接一个驱动杆，所有的驱动杆均铰接同一个主体结构，主体结构由作动器提供轴向作用力进行轴向运动，从而带动驱动杆、旋转杆、转轴带动阀门转动，实现了外涵面积的同步精确调节。

Description

一种内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构

技术领域

本申请属于航空发动机试验领域，特别涉及一种内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构。

背景技术

随着航空武器不断的发展，设计能力和制造水平的提高，航空发动机的高性能的需求也越来越迫切。对应地，需要有更好的测试手段，以测试航空发动机各部件的实际性能。为了高效测试航空发动机的实际性能，设计了一种内外涵分流的排气装置，这种排气装置可以将航空发动机的内涵、外涵分流、独立排气，实现对发动机工作的恶劣环境的模拟。该排气装置虽然可以实现内外涵分流排气，但不能独立调节外涵排气面积。为了扩大这种排气装置的工作包线，提高部件实际性能测试精度，需要实现外涵排气面积的独立、精确可调的功能。同时，现有技术方案中，外涵通过周向均布的排气管排出，需要保证这些排气管的同步可调。另外，集气腔内的外涵气流排气速度较大，需要对气流进行减速，以减小气流对管道的冲刷，提升部件工作稳定性。本发明将提出一种外涵面积同步调节机构，解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，与内外涵分流独立式排气结构连接，所述内外涵分流独立式排气结构包括：

呈环腔结构的收敛段，其与发动机排气口连接，收敛段具有外环腔与位于外环腔中心的内腔，

外涵集气装置，与收敛段连接，外涵集气装置具有封闭集气腔与位于封闭集气腔中心的集气内腔，封闭集气腔与外环腔联通，集气内腔与内腔联通；

发动机的外涵气流入所述外环腔与封闭集气腔，发动机的内涵气流入内腔与集气内腔，集气内腔沿气流方向逐渐收敛至封闭，集气内腔远离内涵气的一侧具有多个周向分布的引气管，外涵气通过引气管排出；内腔与集气内腔连接处具有环缝，部分外涵气通过环缝进入内腔，外环腔与内腔通过内外涵隔离环腔隔离，内外涵隔离环腔是由第一环壁与第二环壁间隙布置形成的环形腔；

其特征在于：每个引气管均连接有减速扩压管，每个减速扩压管均有一段是轴线与外涵集气装置的轴线平行的平行段，每个平行段的内腔分别通过转轴铰接有盘状的阀门，每个转轴的一端分别穿过平行段的壁面并在壁面外侧固定连接旋转杆，每个旋转杆分别铰接一个驱动杆，所有的驱动杆均铰接同一个主体结构，主体结构由作动器提供轴向作用力进行轴向运动，从而带动驱动杆、旋转杆、转轴带动阀门转动。也就是说，阀门随转轴转动，旋转杆与转轴相连，通过驱动杆控制旋转杆转动，带动阀门的开合，同时，旋转杆角度与阀门角度为一一对应关系，阀门角度与外涵面积为一一对应关系，实现了外涵面积的精确调节。

优选的是，转轴的轴线位于同一平面内并且相交于外涵集气装置的中轴线，主体结构包括一个刚性的圆环，这样便可以通过一个圆环控制，并且传动角合理。

优选的是，作动器的数量包括多个，作动器沿外涵集气装置周向均匀分布。

优选的是，作动器的行程极限位置处，驱动杆与旋转杆不在同一直线上，避免机构出现死点。

优选的是，所述圆环位于所有减速扩压管的外侧或者所述圆环位于所有减速扩压管的内侧。

优选的是，减速扩压管的轴线为一条直线，引气管与减速扩压管之间连接有转接段，转接段用于将外涵气的气流由径向流动改为轴向流动。

优选的是，减速扩压管在与转接段连接处至平行段之间为扩张段，扩张段沿气流方向逐渐扩张。

优选的是，减速扩压管的数量为4～10个。

本申请的优点包括：本发明将提出一种外涵面积同步调节机构，通过在减速扩压管内设置阀门解决外涵气流排气过快的问题，使外涵气体可调可控，周向管路通过同一个主体结构能够同步调节多个阀门、解决阀门控制不同步，排气面积精确调节的问题。

附图说明

图1是本申请一优选实施方式的同步调节机构立体图；

图2是本申请一优选实施方式的活门机构打开状态示意图；

图3是本申请一优选实施方式的活门机构闭合状态示意图；

图4是本申请一优选实施方式作动筒与主体结构(91)连接示意图；

图5是内外涵分流独立式排气结构立体图；

图6是收敛段(1)与外涵集气装置(2)剖视图；

图7辅助安装筒体(4)与内涵出口(5)立体图；

其中，其中，a-内腔，b-集气内腔，c-环缝，d-内外涵隔离环腔，A-外环腔，B-封闭集气腔，Y-发动机的内涵气，X-外涵气，1-收敛段1，2-外涵集气装置2，3-内外涵隔离环3，4-辅助安装筒体，5-内涵出口，21-整流格栅，22-锥段，23-平直段，24-引气管，25-后安装边，32-第一环壁，33-第二环壁，34-尾段，41-包括筒体，42-安装边，43-辅助安装节,51-安装边，52-收敛筒体，53-加强环，6-转接段6，7-减速扩压管，8-活门机构，9-刚性驱动机构，71-扩张段，72-平行段，81-转轴，82-阀门，83-旋转杆，84-驱动杆，91-主体结构，92-安装耳，93-作动器。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

如图如图5～7所示，本申请包括呈环腔结构的收敛段1，收敛段1通过安装边将该排气装置与发动机主机相连，并将外涵气流整流压缩，收敛段1具有外环腔A与位于外环腔A中心的内腔a，

外涵集气装置2，与收敛段1连接，外涵集气装置2具有封闭集气腔B与位于封闭集气腔B中心的集气内腔b，封闭集气腔B与外环腔A联通，集气内腔b与内腔a联通；外涵集气装置2作为收集外涵气流并排出的部件，具体的是，外涵集气装置2包括整流格栅21、锥段22、平直段23、后安装边25、引气管24，整流格栅21具有将外涵气流整流和支撑的作用，整流格栅21、锥段22、平直段23组成封闭集气腔B，平直段23内侧形成集气内腔b，同时将空间设计后安装边25用于连接辅助安装筒体5，锥段22上均布引气管24，保证了外涵气流均匀、稳定地排出。

发动机的外涵气X流入所述外环腔A与封闭集气腔B，发动机的内涵气Y流入内腔a与集气内腔b，集气内腔b沿气流方向逐渐收敛至封闭，集气内腔b远离内涵气Y的一侧具有多个周向分布的引气管24，外涵气X通过引气管24排出；内腔a与集气内腔b连接处具有环缝c，部分外涵气X通过环缝c进入内腔b。

内外涵隔离环3作为隔离外涵气X和内涵气Y的部件，包括安装边31、第一环壁32、第二环壁33、尾段34，安装边31用于固定内外涵隔离环腔c，外环腔A与内腔a通过内外涵隔离环腔c隔离，第一环壁32、第二环壁33、尾段34组成的结构具有良好的刚性，可将内外涵隔离，并保证工作稳定，内外涵隔离环3与外涵集气装置2形成环缝c，环缝c可将部分外涵气体流入至内涵气流，用于冷却相关结构。

辅助安装筒体4作为内涵气流的流道件、实现排气装置与试验台架的固定的部件，包括筒体41、安装边42、辅助安装节43，筒体41作为内涵气流的流道，安装边42实现与前端后端部件的连接，辅助安装节43用于将排气装置固定在台架上，避免悬臂过长而提升装置稳定性。

内涵出口5作为将内涵气流排出、并维持发动机主机状态稳定的部件，包括安装边51、收敛筒体52、排气出口面积加强环53，安装边51实现与前端部件的连接，收敛筒体52将内涵气流加速，排气出口面积加强环53具有刚性，焊接在收敛筒体52的出口处，用于抵抗内涵气流的冲刷导致的变形，保证内涵排气出口面积维持在定值，进而使发动机主机状态维持稳定；

其中，外涵集气装置2连接安装有内外涵分流式排气系统的外涵面积同步调节机构，转接段6、减速扩压管7、活门机构8、刚性驱动机构9组成。具体为：转接段6作为将气流转向的部件，与排气系统的外涵气流排气管24相连，实现外涵气流转向，由径向流动改为轴向流动。

减速扩压管7作为将气流减速的部件，包括扩张段71、平行段72，扩张段71与转接段6相连，并将气流膨胀扩压减速，减小气流对流道的冲刷，平行段72安装有活门机构3。

活门机构8作为实现外涵出口面积控制的部件，包括转轴81、阀门82、旋转杆83、驱动杆84，转轴81安装在减速扩压管7的出口处，阀门82随转轴81转动，旋转杆83与转轴81相连，通过驱动杆84控制旋转杆83转动，带动阀门的开合，同时，旋转杆角度与阀门角度为一一对应关系，阀门角度与外涵面积为一一对应关系，实现了外涵面积的精确调节。

刚性驱动结构9作为实现周向活门机构的同步调节的部件，包括主体结构91、安装耳92，作动器93，主体结构91具有良好的刚性，周向的安装耳92连接全部的驱动杆84，驱动器93牵引主体结构91沿轴向平动，带动全部阀门同步开合，实现了外涵面积的同步调节。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，与内外涵分流独立式排气结构连接，其特征在于：所述内外涵分流独立式排气结构包括：

呈环腔结构的收敛段（1），其与发动机排气口连接，收敛段（1）具有外环腔（A）与位于外环腔（A）中心的内腔（a），

外涵集气装置（2），与收敛段（1）连接，外涵集气装置（2）具有封闭集气腔（B）与位于封闭集气腔（B）中心的集气内腔（b），封闭集气腔（B）与外环腔（A）联通，集气内腔（b）与内腔（a）联通；

发动机的外涵气（X）流入所述外环腔（A）与封闭集气腔（B），发动机的内涵气（Y）流入内腔（a）与集气内腔（b），封闭集气腔（B）沿气流方向逐渐收敛至封闭，封闭集气腔（B）远离发动机的内涵气（Y）的一侧具有多个周向分布的引气管（24），外涵气（X）通过引气管（24）排出；内腔（a）与集气内腔（b）连接处具有环缝（c），部分外涵气（X）通过环缝（c）进入集气内腔（b），外环腔（A）与内腔（a）通过内外涵隔离环腔（d）隔离，内外涵隔离环腔（d）是由第一环壁（32）与第二环壁（33）间隙布置形成的环形腔；

每个引气管（24）均连接有减速扩压管（7），每个减速扩压管（7）均有一段是轴线与外涵集气装置（2）的轴线平行的平行段（72），每个平行段（72）的内腔分别通过转轴（81）铰接有盘状的阀门（82），每个转轴（81）的一端分别穿过平行段（72）的壁面并在壁面外侧固定连接旋转杆（83），每个旋转杆（83）分别铰接一个驱动杆（84），所有的驱动杆（84）均铰接同一个主体结构（91），主体结构（91）由作动器（93）提供轴向作用力进行轴向运动，从而带动驱动杆（84）、旋转杆（83）、转轴（81）带动阀门（82）转动。

2.如权利要求1所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，转轴（81）的轴线位于同一平面内并且相交于外涵集气装置（2）的中轴线。

3.如权利要求2所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，主体结构（91）包括一个刚性的圆环。

4.如权利要求1所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，作动器（93）的数量包括多个，作动器（93）沿外涵集气装置（2）周向均匀分布。

5.如权利要求1所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，作动器（93）的行程极限位置处，驱动杆（84）与旋转杆（83）不在同一直线上。

6.如权利要求3所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，所述圆环位于所有减速扩压管（7）的外侧或者所述圆环位于所有减速扩压管（7）的内侧。

7.如权利要求1所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，减速扩压管（7）的轴线为一条直线，引气管（24）与减速扩压管（7）之间连接有转接段（6），转接段（6）用于将外涵气（X）的气流由径向流动改为轴向流动。

8.如权利要求7所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，减速扩压管（7）在与转接段（6）连接处至平行段（72）之间为扩张段（71），扩张段（71）沿气流方向逐渐扩张。

9.如权利要求1所述的内外涵分流排气系统的外涵面积同步调节机构，其特征在于，减速扩压管（7）的数量为4~10个。