專利名稱：膛線形氣動突條噴管的排氣摻混方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴管排氣摻混方法及其裝置。
背景技術：
飛行器排氣系統屬于熱燃氣發生裝置，其部件溫度較高，而且排氣本身也具有較高溫度，因而由于熱動力、氣動加熱而在紅外窗口波段產生的紅外輻射強度遠高于背景所產生的紅外輻射強度。據統計，機載紅外搜索跟蹤系統(IRST)對戰斗機的前向探測距離可達185 Km，嚴重威脅到飛行器的生存力。另外有數據表明，排氣系統是強紅外輻射源，如果采用先進的隱身排氣系統，可使飛行器紅外輻射強度下降90%，這會使敵方的紅外探測器作用距離下降68%，而減小排氣系統的紅外特征，最主要的是強化高溫的噴管排氣主流與周圍冷空氣的快速摻混，從而減小排氣的溫度和高溫區域。目前的排氣摻混裝置主要為波瓣摻混器和固體小突片摻混器，這些技術雖然摻混效果較好，但是會對噴管帶來較大的流動損失，同時，在發動機各工況下，摻混器不可靈活調節，另外較為復雜的外形給加工制造也帶來了較多困難，由此設計一種低阻力、高性能的噴管排氣摻混裝置迫在眉睫。

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，其通過在發動機主噴管的噴管出口處設置膛線形氣動突條，使得該膛線形氣動突條噴射而出的射流形成氣動膛線形柱面，誘導主流氣流產生周向的旋轉分速度，加速主流氣流與外界氣流的摻混效果，縮短噴管出口勢流核心區范圍和增加主流氣流的卷吸能力，從而改善了發動機主噴管出口氣流與外界氣流的摻混效果。為實現以上的技術目的，本發明將采取以下的技術方案
一種膛線形氣動突條噴管排氣摻混方法，其在發動機主噴管的出口位置附近引入向該發動機主噴管的主流區噴射膛線形柱面射流，誘導發動機主噴管的主流區氣流產生周向的旋轉分速度，加速該主流區氣流與外界氣流的摻混效果。本發明的另一個技術目的是提供一種基于上述膛線形氣動突條噴管排氣摻混方法的裝置，包括發動機主噴管，所述發動機主噴管的出口位置附近設置能夠在該發動機主噴管的主流區噴射膛線形柱面射流的氣動突條，該氣動突條包括膛線形射流噴注帶以及根據發動機實際工況自動控制該膛線形射流噴注帶噴射流量的射流控制機構，所述膛線形射流噴注帶開設于發動機主噴管的內流道壁面，且該膛線形射流噴注帶的進氣口與旁路氣流連通，而膛線形射流噴注帶的射流出口面向發動機主噴管的主流區設置，同時膛線形射流噴注帶所噴射的射流總壓高于發動機主噴管主流區的氣流總壓。所述膛線形射流噴注帶的截面為梯形；而膛線形射流噴注帶的三維基線型線為螺旋線；該螺旋線的螺距長度為噴管長度的10-50%，且螺旋型線的高度與螺距之比不大于1。所述膛線形射流噴注帶的各軸向截面的法線均與發動機主噴管的軸線相垂直。所述述射流控制機構內設置有用于控制膛線形射流噴注帶進行脈沖噴射氣流的脈沖控制裝置。所述旁路氣流的總壓高于發動機主噴管主流區的氣流總壓，且旁路氣流為發動機壓氣機高壓級氣流或者發動機冷卻氣流或者外涵氣流。所述發動機主噴管的內流道壁面開設兩條以上的膛線形射流噴注帶，各膛線形射流噴注帶關于發動機主噴管的軸線對稱設置。根據以上的技術方案，可以實現以下的有益效果
1、本發明所述的膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，在氣動突條工作時，射流氣流在主流道中形成了氣動膛線形柱面，誘導主流氣流產生周向的旋轉分速度，加速主流氣流與外界氣流的摻混效果，縮短噴管出口勢流核心區范圍和增加主流氣流的卷吸能力，從而改善了發動機主噴管出口氣流與外界氣流的摻混效果，使得主流在較短的距離上獲得了很好的摻混效果。2、所述氣動突條的噴射流量由氣動突條控制機構進行調節。所述噴射流量可以是連續性噴射也可以按照某一恒定或者變化的頻率進行噴射。這一措施促使了氣動突條技術可以根據噴管實際工作狀況，進行自主的調節和適應，根據不同的工況，調節噴射流量，從而改變膛線形氣動突條氣動外形，及改善任意時刻的摻混效果。同時脈沖噴射和連續性噴射這兩種噴射手段，使氣動突片更加靈活，摻混效果更優。3、所述噴射氣流取自發動機壓氣機高壓級或者發動機冷卻氣流及其他旁路或外涵氣流，從而使得氣流來源非常豐富，設備可以根據自身的實際情況進行選用，提高了該技術的適用性和靈活性。


圖1是本發明的立體結構示意圖； 其中發動機主噴管1、膛線形氣動突條2。
具體實施例方式附圖非限制性地公開了本發明所涉及優選實施例的結構示意圖；以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。如圖1所示，其公開了本發明所述的一種膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，包括發動機主噴管，所述發動機主噴管的出口位置附近設置能夠在該發動機主噴管的主流區噴射膛線形柱面射流的氣動突條，該氣動突條包括膛線形射流噴注帶以及根據發動機實際工況自動控制該膛線形射流噴注帶噴射流量的射流控制機構，所述膛線形射流噴注帶開設于發動機主噴管的內流道壁面，且該膛線形射流噴注帶的進氣口與旁路氣流連通，而膛線形射流噴注帶的射流出口面向發動機主噴管的主流區設置，同時膛線形射流噴注帶所噴射的射流總壓高于發動機主噴管主流區的氣流總壓；所述膛線形射流噴注帶的截面為梯形；而膛線形射流噴注帶的三維基線型線為螺旋線；該螺旋線的螺距長度為噴管長度的 10-50%，且螺旋型線的高度與螺距之比不大于1 ；所述膛線形射流噴注帶的各軸向截面的法線均與發動機主噴管的軸線相垂直；所述述射流控制機構內設置有用于控制膛線形射流噴注帶進行脈沖噴射氣流的脈沖控制裝置；所述旁路氣流的總壓高于發動機主噴管主流區的氣流總壓，且旁路氣流為發動機壓氣機高壓級氣流或者發動機冷卻氣流或者外涵氣流。在氣動突條工作時，射流氣流在主流道中形成了氣動膛線形柱面，誘導主流氣流產生周向的旋轉分速度，加速主流氣流與外界氣流的摻混效果，縮短噴管出口勢流核心區范圍和增加主流氣流的卷吸能力，從而改善了發動機主噴管出口氣流與外界氣流的摻混效果，使得主流在較短的距離上獲得了很好的摻混效果。所述膛線形射流噴注帶的數目可以為一條也可以為多條，當膛線形射流噴注帶為多條2條)時，各膛線形射流噴注帶關于發動機主噴管的軸線對稱設置。所述射流控制機構根據發動機實際工況(一般由噴管進口的溫度和壓力參數進行表征)、結合噴管摻混效果需求(目標是發動機紅外輻射特性最小)建立的控制程序自主調節氣動突條的膛線形射流噴注帶的噴射流量，所述噴射流量可以是連續性噴射也可以按照某一恒定或者變化的頻率進行噴射。這一措施促使了氣動突條技術可以根據噴管實際工作狀況，進行自主的調節和適應，根據不同的工況，調節噴射流量，從而改變氣動突條的氣動外形，繼而改善任意時刻的摻混效果。當發動機出口溫度增大時，為降低增加的紅外輻射特性，氣動突片噴注壓力就增大；當發動機出口壓力增大時，為獲得相同的紅外輻射特性，氣動突條噴注壓力也增大。氣動突條噴管噴射流量的射流控制機構，具有一個控制芯片，并且芯片內集成有控制程序。芯片從發動機各傳感器上獲得噴管進口的溫度和壓力參數。不同工況下發動機的出口氣流需要對應不同的氣動突條噴射壓力和噴射方式才能使得發動機紅外輻射特性最小。發動機工作時通過監測發動機噴管進口的溫度和壓力，通過控制芯片內集成的控制程序處理，從而選擇氣動突條噴管噴射流量和噴射方式是連續噴射還是脈沖噴射。對于發動機而言，氣動突條噴管噴射流量越小越有利，因此往往會選擇脈沖噴射的方式，但是有時發動機出口氣流壓力過高、溫度過高時，采用脈沖的噴射的方式不能夠在短時間較快地破壞高溫氣團，此時會選擇連續性噴射。每個氣動突條噴管的噴射流量和噴注方式可以相互獨立，也可以為獲得某種效果而相互配合噴注。同時脈沖噴射和連續性噴射這兩種噴射手段，使氣動突條更加靈活，摻混效果更優。所述的噴射流量的流體可以來自于發動機壓氣機高壓級或者發動機冷卻氣流及其他旁路。
權利要求
1.一種膛線形氣動突條噴管排氣摻混方法，其特征在于在發動機主噴管的出口位置附近引入向該發動機主噴管的主流區噴射膛線形柱面射流，誘導發動機主噴管的主流區氣流產生周向的旋轉分速度，加速該主流區氣流與外界氣流的摻混效果。
2.一種基于權利要求1所述膛線形氣動突條噴管排氣摻混方法的裝置，包括發動機主噴管，其特征在于所述發動機主噴管的出口位置附近設置能夠在該發動機主噴管的主流區噴射膛線形柱面射流的氣動突條，該氣動突條包括膛線形射流噴注帶以及根據發動機實際工況自動控制該膛線形射流噴注帶噴射流量的射流控制機構，所述膛線形射流噴注帶開設于發動機主噴管的內流道壁面，且該膛線形射流噴注帶的進氣口與旁路氣流連通，而膛線形射流噴注帶的射流出口面向發動機主噴管的主流區設置，同時膛線形射流噴注帶所噴射的射流總壓高于發動機主噴管主流區的氣流總壓。
3.根據權利要求2所述膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，其特征在于所述膛線形射流噴注帶的截面為梯形；而膛線形射流噴注帶的三維基線型線為螺旋線；該螺旋線的螺距長度為噴管長度的10-50%，且螺旋型線的高度與螺距之比不大于1。
4.根據權利要求3所述膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，其特征在于所述膛線形射流噴注帶的各軸向截面的法線均與發動機主噴管的軸線相垂直。
5.根據權利要求3或4所述膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，其特征在于所述述射流控制機構內設置有用于控制膛線形射流噴注帶進行脈沖噴射氣流的脈沖控制裝置。
6.根據權利要求3或4所述膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，其特征在于所述旁路氣流的總壓高于發動機主噴管主流區的氣流總壓，且旁路氣流為發動機壓氣機高壓級氣流或者發動機冷卻氣流或者外涵氣流。
7.根據權利要求2所述膛線形氣動突條噴管排氣摻混裝置，其特征在于所述發動機主噴管的內流道壁面開設兩條以上的膛線形射流噴注帶，各膛線形射流噴注帶關于發動機主噴管的軸線對稱設置。
全文摘要
本發明公開了一種膛線形氣動突條噴管的排氣摻混方法及其裝置，該排氣摻混方法在發動機主噴管的出口位置附近引入向該發動機主噴管的主流區噴射膛線形柱面射流，誘導發動機主噴管的主流區氣流產生周向的旋轉分速度，加速該主流區氣流與外界氣流的摻混效果。由此可知本發明縮短噴管出口勢流核心區范圍和增加主流氣流的卷吸能力，從而改善了發動機主噴管出口氣流與外界氣流的摻混效果。
文檔編號F02K1/28GK102444499SQ201110368978
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者徐驚雷, 洪亮, 王明濤, 莫建偉, 顧瑞 申請人:南京航空航天大學