[发明专利]一种用于可变粒子分离器中心体的柔性鼓包结构及其设计方法

说明书

本发明公开了一种用于可变粒子分离器中心体的柔性鼓包结构及其设计方法，包括：所述柔性鼓包由弹性胶膜和纤维帘子布复合而成，所述弹性胶膜作为基体材料，由橡胶加工而成的，具有一定厚度和弹性，所述纤维帘子布作为增强材料，由纤维帘子布呈一定角度叠交排布而成，并嵌入弹性胶膜的内部，所述纤维帘子布可以随弹性胶膜一起变形，所述柔性鼓包在变形最大时可以达到进气道的最高型面，增大分砂效率。本发明使粒子分离器可以兼具分离砂砾和调节气动性能的功能，其中心体的柔性鼓包型面能够在一定范围内反复改变形状，从而调节进气道的吼道面积，解决了常规鼓包进气道型面不可调节的问题，并在含砂浓度高的环境下，增大分砂效率。

技术领域

本发明涉及一种用于可变粒子分离器中心体的柔性鼓包结构及其设计方法，属于航空发动机结构设计技术领域。

背景技术

直升机是一种常见的飞行器，主要是得益于区别其他航空器的灵活飞行特征：可以在某些广阔非特定的场地进行起降且能在空中稳定悬停；可以不受地形地貌限制；可以迅速应对工况变化改变航线、飞行高度、速度与姿态。直升机经常工作在恶劣的工作环境中，例如沙漠地带、近海地区、森林火灾、雪域冰川等。这些环境中的砂粒、盐雾、树叶、冰雪等颗粒杂物不可避免的被吸入发动机，对发动机的寿命造成重大的影响。因此非常必要在发动机进气部件增设粒子分离器，对进入发动机的气流进行分离净化。

而可变粒子分离器将内壁柔性面鼓包设置为可充气的气囊鼓包，以此来满足发动机在不同飞行环境下的使用需求。在含砂浓度高的飞行环境下，给鼓包气囊加气压，使内壁面鼓包升高，增大分砂效率，适当牺牲进气气动性能；在良好的飞行环境下，鼓包气囊减气压，使内壁面鼓包恢复原始最佳型面，降低进气气流总压损失和畸变，使粒子分离器保持较高的气动性能。

为了实现粒子分离器柔性鼓包的自适应功能，鼓包型面需要在较大范围内反复改变形状高度以调节进气道气动载荷能力，同时兼具粒子分离器的作用。在这种情况下，使用常规的金属材料难以达到设计要求，因此采用柔性鼓包是一种较为理想的实现途径。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于可变粒子分离器中心体的柔性鼓包结构及其设计方法，该鼓包能在一定范围内反复调节改变型面高度，既具有满足发动机气动载荷的能力，又可以在特殊环境下进行排砂处理，保护发动机。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于可变粒子分离器中心体的柔性鼓包结构，所述柔性鼓包由弹性胶膜和纤维帘子布复合而成，其初始形状与可变粒子分离器中心体的基础型面相一致，且在变形最大时可以达到可变粒子分离器中心体的最高型面，起到排砂作用；

所述弹性胶膜作为柔性层的基体材料，由橡胶加工而成，具有一定厚度和弹性，用于根据可变离子分离器中心体的设计要求，产生所需要的变形，并维持柔性鼓包的表面形状；

所述纤维帘子布作为增强材料，呈多层叠交铺设，并嵌入弹性胶膜的内部，可以随弹性胶膜一起变形，用于提高柔性鼓包的刚度，使柔性鼓包能够承受其表面的气动载荷，满足气动需要。

优选地，所述弹性胶膜由天然橡胶加工而成。橡胶材料还可以是氯丁橡胶或其他橡胶，也可以根据具体使用环境来选择适应外部环境因素(耐湿热，抗霉菌等环境)的橡胶材料。

进一步地，所述弹性胶膜包括分别覆于纤维帘子布外侧及内侧的外胶层和内胶层。外胶层是中心体的第二工作面，其主要作用是保护增强层，也就是纤维帘子布，具有良好耐老化性能以及耐刮擦性能。而内胶层是第一工作面，其内表面是与内部充压气体接触面，作用是密封，保护增强层。

进一步地，所述纤维帘子布由聚酯纤维或尼龙纤维制成，有较好的伸长量，最大可到20％。