[发明专利]膛线形气动突条喷管的排气掺混方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷管排气掺混方法及其装置。 

背景技术

飞行器排气系统属于热燃气发生装置，其部件温度较高，而且排气本身也具有较高温度，因而由于热动力、气动加热而在红外窗口波段产生的红外辐射强度远高于背景所产生的红外辐射强度。据统计，机载红外搜索跟踪系统（IRST）对战斗机的前向探测距离可达185 Km，严重威胁到飞行器的生存力。另外有数据表明，排气系统是强红外辐射源，如果采用先进的隐身排气系统，可使飞行器红外辐射强度下降90%，这会使敌方的红外探测器作用距离下降68%，而减小排气系统的红外特征，最主要的是强化高温的喷管排气主流与周围冷空气的快速掺混，从而减小排气的温度和高温区域。目前的排气掺混装置主要为波瓣掺混器和固体小突片掺混器，这些技术虽然掺混效果较好，但是会对喷管带来较大的流动损失，同时，在发动机各工况下，掺混器不可灵活调节，另外较为复杂的外形给加工制造也带来了较多困难，由此设计一种低阻力、高性能的喷管排气掺混装置迫在眉睫。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种膛线形气动突条喷管排气掺混装置，其通过在发动机主喷管的喷管出口处设置膛线形气动突条，使得该膛线形气动突条喷射而出的射流形成气动膛线形柱面，诱导主流气流产生周向的旋转分速度，加速主流气流与外界气流的掺混效果，缩短喷管出口势流核心区范围和增加主流气流的卷吸能力，从而改善了发动机主喷管出口气流与外界气流的掺混效果。 

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案： 

一种膛线形气动突条喷管排气掺混方法，其在发动机主喷管的出口位置附近引入向该发动机主喷管的主流区喷射膛线形柱面射流，诱导发动机主喷管的主流区气流产生周向的旋转分速度，加速该主流区气流与外界气流的掺混效果。

本发明的另一个技术目的是提供一种基于上述膛线形气动突条喷管排气掺混方法的装置，包括发动机主喷管，所述发动机主喷管的出口位置附近设置能够在该发动机主喷管的主流区喷射膛线形柱面射流的气动突条，该气动突条包括膛线形射流喷注带以及根据发动机实际工况自动控制该膛线形射流喷注带喷射流量的射流控制机构，所述膛线形射流喷注带开设于发动机主喷管的内流道壁面，且该膛线形射流喷注带的进气口与旁路气流连通，而膛线形射流喷注带的射流出口面向发动机主喷管的主流区设置，同时膛线形射流喷注带所喷射的射流总压高于发动机主喷管主流区的气流总压。 

所述膛线形射流喷注带的截面为梯形；而膛线形射流喷注带的三维基线型线为螺旋线；该螺旋线的螺距长度为喷管长度的10-50%，且螺旋型线的高度与螺距之比不大于1。 

所述膛线形射流喷注带的各轴向截面的法线均与发动机主喷管的轴线相垂直。 

所述述射流控制机构内设置有用于控制膛线形射流喷注带进行脉冲喷射气流的脉冲控制装置。 

所述旁路气流的总压高于发动机主喷管主流区的气流总压，且旁路气流为发动机压气机高压级气流或者发动机冷却气流或者外涵气流。 

所述发动机主喷管的内流道壁面开设两条以上的膛线形射流喷注带，各膛线形射流喷注带关于发动机主喷管的轴线对称设置。 

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果： 

1、本发明所述的膛线形气动突条喷管排气掺混装置，在气动突条工作时，射流气流在主流道中形成了气动膛线形柱面，诱导主流气流产生周向的旋转分速度，加速主流气流与外界气流的掺混效果，缩短喷管出口势流核心区范围和增加主流气流的卷吸能力，从而改善了发动机主喷管出口气流与外界气流的掺混效果，使得主流在较短的距离上获得了很好的掺混效果。

2、所述气动突条的喷射流量由气动突条控制机构进行调节。所述喷射流量可以是连续性喷射也可以按照某一恒定或者变化的频率进行喷射。这一措施促使了气动突条技术可以根据喷管实际工作状况，进行自主的调节和适应，根据不同的工况，调节喷射流量，从而改变膛线形气动突条气动外形，及改善任意时刻的掺混效果。同时脉冲喷射和连续性喷射这两种喷射手段，使气动突片更加灵活，掺混效果更优。 

3、所述喷射气流取自发动机压气机高压级或者发动机冷却气流及其他旁路或外涵气流，从而使得气流来源非常丰富，设备可以根据自身的实际情况进行选用，提高了该技术的适用性和灵活性。 

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图； 

其中：发动机主喷管1、膛线形气动突条2。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。