阅读说明：本技术 一种适用于二元隐身喷管的冷却通道结构 (Cooling channel structure suitable for binary stealthy spray tube ) 是由 刘帅 叶留增 贾东兵 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本申请属于航空发动机技术领域,特别涉及一种适用于二元隐身喷管的冷却通道结构。包括依次连接的圆转方段、收敛段以及扩张段,其中,圆转方段的第一内壁与第一外壁之间形成第一冷却通道；收敛段的第二内壁与第二外壁之间形成第二冷却通道,第二冷却通道与第一冷却通道连通,第二内壁包括收敛段上层隔热屏以及收敛段下层隔热屏,收敛段上层隔热屏开设有第一通孔,收敛段下层隔热屏开设有第二通孔；扩张段的第三内壁与第三外壁之间形成第三冷却通道,第三冷却通道与第二冷却通道连通,第三内壁包括扩张段隔热屏。本申请能够实现对喷管圆转方段冷却通道气流重新组织,合理分配及调节片冷气量,避免流入大量冷气导致冷却效率过剩而调节片冷气量不足。(The application belongs to the technical field of aircraft engines, and particularly relates to a cooling channel structure suitable for a binary stealth spray pipe. The cooling device comprises a circular-square-shaped section, a convergence section and an expansion section which are sequentially connected, wherein a first cooling channel is formed between a first inner wall and a first outer wall of the circular-square-shaped section; a second cooling channel is formed between a second inner wall and a second outer wall of the convergence section and is communicated with the first cooling channel, the second inner wall comprises a convergence section upper layer heat shield and a convergence section lower layer heat shield, the convergence section upper layer heat shield is provided with a first through hole, and the convergence section lower layer heat shield is provided with a second through hole; and a third cooling channel is formed between the third inner wall and the third outer wall of the expansion section, the third cooling channel is communicated with the second cooling channel, and the third inner wall comprises an expansion section heat shield. This application can realize reorganizing spray tube circle square section cooling channel air current, and the cold tolerance of rational distribution and adjustment sheet avoids flowing into a large amount of air conditioning and leads to cooling efficiency surplus and the cold tolerance of adjustment sheet not enough.)

一种适用于二元隐身喷管的冷却通道结构

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种适用于二元隐身喷管的冷却通道结构。

背景技术

二元隐身喷管一般应用于军用飞机发动机，喷管位于加力燃烧室出口，加力状态下，喷管壁面将面临加力燃烧室出口高温气流的冲刷，现有的耐高温材料不足以承受加力燃烧室出口的高温高压环境，中间状态下，喷管扩张片在后视方向完全暴露，释放较高强度的红外辐射信号，因此从材料可承受性及红外隐身性能上考虑应对二元隐身喷管采取一定的冷却措施，有效降低喷管壁面温度。

二元隐身喷管喉部为方型截面，可有效地对涡轮后体热端部件进行遮挡，且出口方截面与周围冷气接触面积大，可与周围冷气快速掺混，减小了核心流长度，降低了红外辐射强度，可以达到较佳的红外隐身效果。与喷管相比，主燃烧室及加力燃烧室通道压力沿轴向差异较小，冷却方案多采用简单的气膜冷却，但喷管流道内的气流在喷管内膨胀加速流动，由圆转方段到扩张段喷管静压大幅降低，若采用简单的气膜冷却气流将大量流入低压区的扩张段，在圆转方段及收敛段将出现回流，导致部件冷却效果出现严重不均，局部冷却效率过高，而局部出现回流，严重将导致壁面烧蚀。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种适用于二元隐身喷管的冷却通道结构，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种适用于二元隐身喷管的冷却通道结构，包括依次连接的圆转方段、收敛段以及扩张段，其中，

所述圆转方段包括第一内壁和第一外壁，所述第一内壁与所述第一外壁之间形成第一冷却通道；

所述收敛段包括第二内壁和第二外壁，所述第二内壁与所述第二外壁之间形成第二冷却通道，所述第二冷却通道与所述第一冷却通道连通，所述第二内壁包括收敛段上层隔热屏以及收敛段下层隔热屏，所述收敛段上层隔热屏开设有第一通孔，所述收敛段下层隔热屏开设有第二通孔；

所述扩张段包括第三内壁和第三外壁，所述第三内壁与所述第三外壁之间形成第三冷却通道，所述第三冷却通道与所述第二冷却通道连通，所述第三内壁包括扩张段隔热屏。

可选地，所述第一内壁的内侧沿周向设置有多个通道整流隔栅。

可选地，所述通道整流隔栅沿所述第一内壁的内侧周向均匀布置16个。

可选地，所述第一冷却通道的入口端上侧及下侧的通道高度为a，所述第一冷却通道的出口端上侧及下侧的通道高度为b，出口端左侧及右侧的通道高度为c，其中，b＞a，c＜a。

可选地，所述第三冷却通道的通道高度为d，其中，d＜b。

可选地，所述收敛段上层隔热屏呈波纹状，其扩压面开设有第一通孔，所述收敛段下层隔热屏开设有与所述收敛段上层隔热屏波峰对应的第二通孔。

可选地，所述第二通孔与所述第一通孔相互垂直。

可选地，所述扩张段隔热屏采用冲击、发散、扰流柱的层板结构形式。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构，能够实现对喷管圆转方段冷却通道气流重新组织，合理分配及调节片冷气量，避免流入大量冷气导致冷却效率过剩而调节片冷气量不足，通过该结构还对收敛段及扩张段冷却通道气流重新组织分配，避免了扩张段冷却效率过剩。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构整体示意图；

图2是本申请一个实施方式的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构剖视图；

图3是本申请一个实施方式的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构圆转方段后视图；

图4是本申请一个实施方式的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构收敛段隔热屏示意图。

其中：

1-圆转方段；11-通道整流隔栅；2-收敛段；21-收敛段上层隔热屏；22-收敛段下层隔热屏；3-扩张段；31-扩张段隔热屏。

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例中的附图，对本申请实施例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。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，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例，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例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种适用于二元隐身喷管的冷却通道结构，包括：依次连接的圆转方段1、收敛段2以及扩张段3。

具体的，圆转方段1一端为圆形，另一端为方形，从圆形入口端至方形出口端呈周向及轴向不均匀变化，圆转方段1包括第一内壁以及套设在第一内壁外侧的第一外壁，第一内壁与第一外壁之间形成第一冷却通道，在第一内壁的内侧沿周向设置有沿轴向延伸的多个通道整流隔栅11。在本申请的一个实施方式中，通道整流隔栅11沿第一内壁的内侧周向均匀布置16个。有利的是，可以将第一冷却通道在周向或轴向上设置成不同的通道高度。本实施例中，将第一冷却通道的入口端上侧及下侧的通道高度设置为a，将第一冷却通道的出口端(即为第二冷却通道的入口端)上侧及下侧的通道高度设置为b，出口端左侧及右侧的通道高度设置为c，其中，由圆转方段1入口端至出口端，上侧及下侧的通道高度沿程增大即b＞a，由圆转方段1入口端至出口端，左侧及右侧的通道高度沿程减小即c＜a。

本申请的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构，收敛段2包括第二内壁以及套设在第二内壁外侧的第二外壁，第二内壁与第二外壁之间形成第二冷却通道，第二冷却通道与第一冷却通道连通，第二内壁包括收敛段上层隔热屏21以及收敛段下层隔热屏22，收敛段上层隔热屏21呈波纹状，其扩压面开设有第一通孔，利用扩压面静压较高的气动特点防止收敛段燃气回流，收敛段下层隔热屏22开设有与收敛段上层隔热屏21波峰对应位置的斜孔作为第二通孔，第二通孔与收敛段上层隔热屏21的第一通孔之间接近垂直，气流在两层壁板之间的流动路径增长，增大了能量损耗，层板内的气流总压及静压同时降低，有利于燃气向收敛段流动。

进一步，扩张段3包括第三内壁以及套设在第三内壁外侧的第三外壁，第三内壁与第三外壁之间形成第三冷却通道，第三冷却通道与第二冷却通道连通，第三内壁包括扩张段隔热屏31，扩张段隔热屏31采用冲击、发散、扰流柱的层板结构形式。本实施例中，扩张段3的第三冷却通道的通道高度可以在周向及轴向上设置为相同通道高度d，其中，收敛段2的第二冷却通道的通道高度沿程减小即d＜b。

本申请的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构，工作原理是：气流从圆转方段1的圆形入口端流入第一冷却通道，到达收敛段2入口端时气流具有较高的静压，在左侧及右侧入口处的气流静压相对较低，由于通道高度的变化，气流在冷却通道内静压分布不均匀，存在一定的周向分速度，圆转方段1的通道整流隔栅11可组织气流沿轴向流动，防止调节片的冷气向侧壁方向流动，实现了调节片与侧壁之间冷气量的合理分配。收敛段2冷气通道高度沿程减小，可进一步增大收敛段2冷气通道内静压，实现收敛段2与扩张段3之间冷气量的合理分配。冷气在收敛段上层隔热屏21的扩压面具有较高的静压，扩压面上的第一通孔与收敛段下层隔热屏22的第二通孔之间存在接近垂直，气流在两层壁板之间的流动路径增长，增大了能力损耗，层板内的气流总压及静压同时降低，有利于燃气向收敛段流动；由于扩张段3冷气通道气流静压与主流存在较大的压力差，扩张段隔热屏31采用冲击、发散、扰流柱的层板结构形式可极大地降低冷气量并提高了冷却效率。

本申请的适用于二元隐身喷管的冷却通道结构，针对喷管大通道大压力差的气动特点，通过变高度的冷却通道设计改变冷却通道内的周向压力分布，通过通道整流隔栅11对圆转方段1冷气进行整流，合理分配了侧壁与调节片之间的冷气量及收敛段2与扩张段3之间的冷气量，通过收敛段上层隔热屏21与收敛段下层隔热屏22实现收敛段隔热屏入口气流扩压，由于扩张段3冷却通道气流静压与主流存在较大的压力差，通过扩张段隔热屏31提高冷却效率的同时降低喷管冷气量。本申请针对喷管大通道大压力差的气动特点，对喷管圆转方段通道气流重新组织，合理分配了侧壁与调节片之间的冷气量及收敛段与扩张段之间的冷气量，提高冷却效率的同时降低喷管冷气量。

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。