[发明专利]一种变循环发动机可调机构中的平行进气式后涵道引射器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变循环发动机可调机构中的平行进气式后涵道引射器，用于改变发动机工作状态以适应不同的飞行条件，属于航空航天技术中的高性能燃气涡轮发动机技术领域。 

背景技术

国外变循环发动机设计起步于20世纪70年代，而国内变循环发动机设计于本世纪才开始进行。变循环发动机的可调机构主要包括三部分：模式转换阀、前涵道引射器、后涵道引射器，其中后涵道引射器位于低压涡轮之后、加力燃烧室之前，与模式转换阀、前涵道引射器配合调节，实现发动机在涡扇和涡喷两种循环模式之间的转换，使发动机在更宽广的工作范围内具有最优性能，是可调机构中必不可少的一部分。 

美国专利US Patent4285194、US Patent4409788分别于1981年和1983年提出了一种相似的掺混进气式后涵道引射器。其优点在于：将作动筒放置于机匣外部，仅使流道内部存在较少的零部件，从而有效地降低了作动机构对于流道气流的不利影响。其缺点在于：机构设计有同步环和驱动环，作动筒的驱动力需通过连臂-转轴-连杆-驱动环-连杆五级传动机构才能传递至引射器阀体，传递过程中由于各零件的变形累积及连接处的间隙累积，在调节过程中后涵道引射器的阀体相对于作动筒将产生一定的时间滞后，从而降低后涵道引射器的可靠性；由于机构零件较多，若采用增加机构刚性的方法控制变形累积，将会使机构重量大幅增加，将会削弱变循环发动机在性能上的优势。 

美国专利US Patent5307624于1994年提出了一种掺混进气式后涵道引射器。其优点在于：将作动筒放置于机匣外部，仅使流道内部存在较少的零部件，从而有效地降低了作动机构对于流道气流的不利影响；通过阀体遮挡带孔机匣的方式控制气流流量，由于机匣固定，移动部件仅为环形阀体，因而可靠性较高。其缺点在于：依靠转轴直接驱动阀体移动，包括平移和转动，其中只有轴向平移影响阀体的开关效果，所允许的移动范围较小。 

美国专利US Patent5343697于1994年提出了一种平行进气式后涵道引射器。其优点在于：将作动筒放置于机匣外部，仅使流道内部存在较少的零部件，从而有效地降 低了作动机构对于流道气流的不利影响；将引射器阀体设计为双层结构，有效地增加了薄壁圆筒型阀体的刚性。其缺点在于：双层阀体设计使得阀体重量成倍增加，将会削弱变循环发动机在性能上的优势。 

美国专利US Patent5694767于1997年提出了一种掺混进气式后涵道引射器。其优点在于：将作动筒放置于机匣外部，仅使流道内部存在较少的零部件，从而有效地降低了作动机构对于流道气流的不利影响。其缺点在于：掺混气流出射方向于主流方向近乎垂直，将会产生较大的掺混损失；依靠转轴直接驱动阀体移动，包括平移和转动，其中只有轴向平移影响阀体的开关效果，且在阀体移动范围较大时转轴的转动范围较大，使作动筒的驱动力不能得到充分利用。 

美国专利US Patent4069661于1978年提出了一种掺混进气式和一种平行进气式后涵道引射器。掺混进气式后涵道引射器优点在于：通过周向分布多处的百叶窗型阀体可使引射器达到完全打开和完全关闭两种极限状态；缺点在于调节机构过于复杂，零件数量过多，可靠性较低。平行进气式后涵道引射器优点在于：采用改变喉道位置的双突起型结构调节引射器出口面积，机构简单可靠；缺点在于将大部分作动机构置于流道内部，影响气流流动效果。 

中国专利200910242864.3于2009年提出了一种混合进气式后涵道引射器。其优点在于：引射器能够同时实现平行进气和掺混进气两种进气模式，如果能恰当调节流量比例，将使引射器兼具两种进气模式的优势。其缺点在于：多级连杆机构的使用将导致机构重量增加、可靠性降低；作动筒位于机匣台阶后方，其安装对机匣形状提出特殊要求。 

综上，上述现有技术普遍存在的不足和缺点包括：作动机构大部分位于流道内部而阻碍气流流动；传动机构级数过多，传递过程中产生变形累积及间隙累积，阀体作动时间滞后，使得机构重量增加，可靠性降低；阀体运动包括平移和转动，其中只有轴向平移影响阀体的开关效果，所允许的移动范围较小，驱动力无法得到充分利用；薄壁圆筒型阀体刚性较差，改进措施使得重量大幅增加。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术在作动机构位置、调节机构级数、阀体运动形式及薄壁圆筒型阀体刚性方面的不足，提供一种变循环发动机可调机构中的平行进气式后涵道引射器，通过作动机构驱动，可使发动机外涵道出口面积连续可调，机构简单，零件数量少，重量轻，具有更高的稳定性和可靠性。