[发明专利]一种模拟S弯喷管性能的等效喷管结构

说明书

本发明一种模拟S弯喷管性能的等效喷管结构，属于航空发动机领域；包括二元喷管和插板；所述二元喷管的第二喷管段的上、下壁面沿轴向各设置2～4排插槽；所述插板通过插槽插装于喷管内部。本发明通过对二元喷管进行结构变形，等效为S弯喷管，实现对目标S弯喷管内流特性的有效还原，为后续开展全尺寸地面台架试验及飞行试验等工程应用提供技术基础。解决现有飞行台无法装配S弯喷管、无法在飞行台试飞阶段开展发动机与S弯喷管的工作匹配性验证等问题。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种模拟S弯喷管性能的等效喷管结构。

背景技术

军用战斗机面临的红外制导武器和雷达制导武器的威胁日益严峻，因此需要采取措施降低战斗机的可探测信号、提升其生存率。因此，进排气系统的隐身优化至关重要。发动机尾喷管作为飞机上最强的红外辐射源以及主要的雷达反射源，是决定战机低可探测性的关键部件之一。S弯喷管在降低红外辐射和雷达反射方面具有得天独后的优势，因此被广泛应用于隐身轰炸机与军用战斗机。

国内某型战机的原装喷管为二元喷管，为提高该战斗机的隐身性能，S弯喷管将被应用到该战斗机。将S弯喷管应用到战斗机时需要经历多种试验阶段，而飞行台试验阶段是其中重要的一环。由于该型战机此前安装的喷管为二元喷管，试验平台仅可安装轴向尺寸与进口直径小于1.5的喷管。孙啸林文章“Influences of Design Parameters on aDouble Serpentine Convergent Nozzle”表明为获得性能良好的S弯喷管，应保证S弯喷管的轴向尺寸与进口直径之比在1.9到3.1的范围内。因此受到S弯喷管轴向尺寸及飞行台安装条件的限制，目前无法在飞行台试飞阶段开展发动机与S弯喷管的工作匹配性验证试飞，缺乏提前暴露后续相关试飞风险的有效手段。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种模拟S弯喷管性能的等效喷管结构，通过对二元喷管进行结构变形，等效为S弯喷管，实现对目标S弯喷管内流特性的有效还原，为后续开展全尺寸地面台架试验及飞行试验等工程应用提供技术基础。解决现有飞行台无法装配S弯喷管、无法在飞行台试飞阶段开展发动机与S弯喷管的工作匹配性验证等问题。

本发明的技术方案是：一种模拟S弯喷管性能的等效喷管结构，包括二元喷管和插板；所述二元喷管的第二喷管段的上、下壁面沿轴向各设置2～4排插槽；所述插板通过插槽插装于喷管内部。

本发明的进一步技术方案是：所述插板的下部开有4～6组螺栓安装孔，不同的螺栓安装孔对应不同的插板插入深度。

本发明的进一步技术方案是：所述插板插入喷管内部的最大深度为插入位置处喷管横截面高度的2/3。

本发明的进一步技术方案是：所述插板的上部开有若干实验孔，实验孔的轴向与喷管内气流方向一致。

本发明的进一步技术方案是：所述实验孔呈矩形阵列排布。

本发明的进一步技术方案是：所述实验孔的截面形状为圆形、方形或椭圆形。

本发明的进一步技术方案是：所述二元喷管每次实验仅插入一块插板，其余插槽均采用密封销封住。

本发明的进一步技术方案是：所述插槽的截面与插板截面一致，能够保证插板插入喷管并为过盈配合；其外缘露于喷管外侧，通过螺栓与插板的螺栓安装孔固定连接。

本发明的进一步技术方案是：所述喷管的上、下壁面沿轴向各开有2～4个长矩形安装孔，插槽为截面与插板截面一致的矩形环结构，通过焊接同轴固定于安装孔内，使得插入的插板与喷管内气流方向垂直。

本发明的进一步技术方案是：所述二元喷管沿轴向依次包括第一喷管段和第二喷管段，第一喷管段的横截面积由圆形过渡到矩形，第二喷管段的横截面为矩形；第一喷管段与第二喷管段沿轴向之间的长度比在2：3至2：5之间。