[发明专利]涡轮发动机、涡轮发动机尾喷管及其制造方法

说明书

本发明的一个目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管，能够在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。本发明的另一目的在于提供一种涡轮发动机，其包括前述的涡轮发动机尾喷管。本发明的又一目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管的制造方法，用于制造如前的涡轮发动机尾喷管。为实现前述一个目的的涡轮发动机尾喷管具有出气端，尾喷管在出气端具有至少两层管壁；每一层管壁在周向上由至少两个瓣体拼接而成，位于最内侧的管壁的瓣体之间由形变单元连接，形变单元由形状记忆合金制成。其中，形状记忆合金形变时，瓣体沿管壁的周向由形变单元撑开或拉拢，以改变出气端的管径。

技术领域

本发明涉及一种涡轮发动机、涡轮发动机尾喷管及其制造方法。

背景技术

大涵道比涡扇发动机通常采用不可调节的收敛形尾喷管又称为固定喷口的亚声速喷管，其结构简单、重量轻，CFM56，PW4000，RB211，GE90等几乎所有的民用涡扇发动机都采用这种尾喷管。虽然当喷管的可用落压比大于临界落压比(1.85)时，燃气在收敛形尾喷管内不能完全膨胀，但是在飞行速度不大(Ma≤1.5)的情况下，燃气由于不完全膨胀而损失的能量较小，所以采用这种简单的收敛形尾喷管是合适的。收敛形尾喷管由中介管和喷口两部分组成。中介管又称排气管，位于涡轮与喷口之间。它由外壳、整流锥和整流支板三部分组成。外壳与整流锥形成的气流通道是逐渐扩张的，可使气流速度降低，减少流动损失。外壳与整流锥的连接可借助整流支板或者承力支杆，在结构设计时应保证这些零构件热膨胀的自由。整流支板一般做成对称叶型，如果从涡轮排出的气流扭速度较大，则应做成有相应迎角的非对称叶型(其弦长靠整流锥处较长，靠外壳处较短，这是因为气流扭速在叶根处较大)，以保证燃气轴向排出，减少推力损失。喷口是收敛形的薄壁锥筒，前缘与中介管相联接，应能拆卸。

民用涡扇发动机采用不可调节的收敛形尾喷管的原因是其结构简单、重量轻，但除了存在燃气由于不完全膨胀而导致能量损失以外，随着对航空发动机环境指标要求的提高，使得发动机在不同工作状态点由于喷流速度不同导致的噪声问题也日益突出，因此需要一种可调节尾喷管，以使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。

现有的可调收敛形喷管的类型主要有:多鱼鳞片式、双鱼鳞片式、移动尾锥体式和气动调节式。早期的发动机曾采用移动尾锥体的可调节收剑形尾喷管。它是靠机械传动特型面的尾锥体沿发动机轴线移动，从而改变喷口面积，这种尾喷管构造复杂、重量大，机械传动构件处在高温下工作不可靠，故已不采用。气动调节的收敛形尾喷管从压气机抽气引至喷口截面，调节这股气流的压力、流量，从而改变燃气流实际的流通面积，相当于调节了喷口大小。这种尾喷管构造简单、重量轻，可以无级调节，但由于抽取压气机的气体掺合进燃气，将造成较大的推力损失，且不易控制，因此也未得到广泛采用。多鱼鳞片式机械调节的收敛形尾喷管，可以是双位、多位，或无级调节的，但其结构复杂。

因此亟需提供一种可调节尾喷管，在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管，能够在不增加结构复杂度和重量的基础上，使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。

本发明的另一目的在于提供一种涡轮发动机，其包括前述的涡轮发动机尾喷管。

本发明的又一目的在于提供一种涡轮发动机尾喷管的制造方法，用于制造如前所述的涡轮发动机尾喷管。

为实现前述一个目的的涡轮发动机尾喷管，具有出气端，所述尾喷管在所述出气端具有至少两层管壁；每一层所述管壁在周向上由至少两个瓣体拼接而成，位于最内侧的所述管壁的所述瓣体之间由形变单元连接；

所述形变单元由形状记忆合金制成，所述形状记忆合金具有至少一个相变温度，所述相变温度为所述形状记忆合金发生形变的临界温度值，所述涡轮发动机尾喷管的所述出气端在发动机的多个工况下具有多个工况温度，所述相变温度对应于所述多个工况温度中的至少一个；