[发明专利]带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置

说明书

技术领域

本发明涉及微小型涡扇发动机领域，尤其涉及一种带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置。

背景技术

微型涡喷发动机具有重量轻、功率大、能量存储密度高、功重比和推重比高等优点，目前在小型无人机、小型导弹、喷气航模等小型或微型飞行器上得到了广泛的应用。但其耗油率较高，且推力仍不能满足诸如需挂载更多弹药的微型巡航弹等飞行器的动力需求。降低耗油率对微小型发动机有着重要的意义，对于小型无人机而言，意味着可搭载更多的机载设备或更远的航程；对于小型导弹而言，意味着可以提升有效载荷占全弹重量比例，或增大导弹射程。发展微型涡扇发动机正是解决这一难题的有效新方案。涡扇发动机相较于涡喷发动机，具有更低的耗油率、更佳的经济性。

大型涡扇发动机拥有成千上万个大大小小的零部件，若直接将其微型化，则微型涡扇发动机不仅结构过于复杂，且微型化后的零件也难以加工。故需要在微型涡扇发动机的结构设计上寻求新思路，以期使微型发动机的零件数目尽能少、结构尽可能化繁为简、易于加工。一方面要求设计的零件兼顾优良的气动性能和简便的结构形式，另一方面要求涉及装配的安装面(或安装边)数目尽可能少。

由于微型化带来的弊端之一是微型涡扇发动机的某些零件(如风扇、轴等)尺寸相对于整个发动机的尺寸比例较大，而相邻零部件间的装配接触面尺寸相对于其特征尺寸比例也较大。这使得装配面上的某些结构影响了初始设计的气动型面，如安装造成的某些台阶面、安装面上凸起的螺栓、螺母、垫圈等。这些因素影响了微型涡扇发动机的性能，且其带来的不利影响比在大型涡扇发动机上相应的影响严重得多。因此，设计者必须采取措施尽可能避免该类气动损失。

采用内外涵分开排气方案的微型涡扇发动机，涡轮导向器需要与中介机匣后段、内涵喷管装配，三者由于固有径向尺寸差，使得安装面为径向的环形台阶面，位于外涵出口处，外涵喷出的气流经过该尺寸较大的后台阶会产生漩涡，带来严重的粘性损失，使外涵气流的动能减少，进一步造成微型涡扇发动机的推力损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置，以减少微型涡扇发动机的排气损失，使其获得更大推力与更低的耗油率，从而增加使用该发动机产品的经济性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置，位于涡扇发动机的排气出口位置，包含外涵机匣、中介机匣、涡轮导向器机匣、整流器、内涵喷管和中心锥；

所述外涵机匣、中介机匣、涡轮导向器机匣、内涵喷管、整流器、中心锥依次连接，其中，所述涡轮导向器机匣的尾部设有第一法兰安装边；中介机匣的尾部设有第二法兰安装边；内涵喷管的前端设有第三法兰安装边；所述整流器呈两端开口的锥面状，且较大开口处设有第四法兰安装边；所述第一至第四法兰安装边上均对应设有若干用于相互固定的安装孔，第一至第四法兰安装边由内至外排列、在各个安装孔处通过螺帽和螺栓相互固定；

所述外涵机匣的收缩角度与中介机匣的收缩角度之差在正负5°范围内；

所述整流器的锥角与内涵喷管的收缩角度的差值在正负5°范围内；

所述整流器的锥角与中介机匣的收缩角度的差值在正负5°范围内。

作为本发明带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置进一步的优化方案，所述整流器的锥面上对应于各个安装孔设有通孔。

作为本发明带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置进一步的优化方案，所述通孔的大小为螺栓直径的1.2倍至2倍。

作为本发明带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置进一步的优化方案，所述整流器锥面上的通孔的方向与锥面垂直。

作为本发明带有整流器的微型涡扇发动机分开排气装置进一步的优化方案，所述外涵机匣的出口位置与中介机匣收缩段的起始位置在同一轴向位置。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.排气损失小、结构简单、质量轻；

2.增加了整流器，能避免气流流经后台阶造成的漩涡损失；此外，内涵喷管、微型发动机中介机匣、整流器及外涵机匣收缩角度的差值在正负5°的范围内变化，使气流可以较平滑向下游过渡，从而减少了气流的摩擦损失；

3.在整流器的锥面上开设了通孔，气流可以在整流器与内涵喷管构成的空腔内产生涡流，通过内部的气流循环从而加强了内涵喷管表面的热交换，有利于壁面的冷却；