一种锯齿形的变循环发动机可调前涵道引射器结构

技术领域

本发明涉及变循环发动机可调几何部件技术领域，具体涉及一种锯齿形的变循环发动机可调前涵道引射器结构。

背景技术

未来先进动力变循环发动机与传统涡扇发动机相比，具备综合作战能力强、适应性工作范围宽、高单位推力及低油耗等特征，要实现上述功能，变循环发动机需通过改变部件几何形状、位置或尺寸等，来使发动机在不同工矿下都能获得最优的热力循环参数。典型的变循环发动机可变几何部件主要包括模式选择阀、前/后涵道引射器，其中，前涵道引射器是完成变循环发动机热力循环模式的重要部件之一。前涵道引射器是改变核心流道及外涵道气流流量的阀门，与模式选择阀及后涵道引射器等可调部件相配合，改变发动机涵道比，使发动机具有大涵道比下低油耗，小涵道比下高单位推力的双重优势，这是传统涡喷、涡扇发动机所不能及的。

现有技术（US4175384）公开了一种可调前涵道引射器结构，通过作动筒装置沿发动机轴向平推阀门筒体控制调节面积的变化。该方案作动筒装置位于机匣内，节省了空间，采用作动筒平推形式执行机构简单，同时外涵道中布置液压管路，对外涵气流气动性能影响较小。但该方案薄壁筒体阀门装置，气流出口气流掺混性较差，同时受气流掺混处压力变化出现振动引起的气动噪声较大。现有技术（CN103925115B）公开了一种拉杆轴承平动式前涵道引射器结构，采用4套液压作动筒驱动拉杆，轴向平推阀门筒体控制状态变化，改变内外涵气流。该方案的4套推动机构周向均布，工作稳定性高，机构故障容错率较高。采用双列滚珠轴承和滚棒轴承同时支撑转轴，保证了转轴不偏心，机构调节精度高。但该方案整个4套驱动杆件位于外涵道中，对外涵气流损失影响较大，同时平推搭接形式，气流密封性较差。

综上，现有技术存在以下几点不足：（1）作动筒装置周向均布数量与机构故障容错率矛盾，作动筒机构多机构故障容错率高，但机构带来的外涵气流损失加剧，反之，机构带来的外涵损失小，但机构故障后维修周期长，成本增加。（2）薄壁筒体阀门结构气流在薄壁边形成掺混界面，掺混气流接触面积小，引起内外涵气流掺混损失较大，同时受气流掺混压力变化产生的气动噪声增加。（3）阀门筒体与机匣处为搭接结构，通过作动筒轴向运动改变阀门体位置，搭接处气流密封性较差。（4）液压作动筒驱动装置结构尺寸较大，且驱动力受整个发动机油路限制，一旦发动机油路局部故障将会影响作动装置的正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种锯齿形的变循环发动机可调前涵道引射器结构，通过设置备份控制装置，提高安全可靠性及控制精度，克服现有技术中作动筒驱动装置数量与故障容错率相矛盾，以及机构带来的外涵气流损失与成本增加的缺陷；两边锯齿形的筒体阀门则可以改善内外涵气流掺混损失和引起的气动噪声问题，所采用胶条在锯齿啮合处进行有效的密封，有效解决搭接结构密封的难点。

本申请实施例提供以下技术方案：一种锯齿形的变循环发动机可调前涵道引射器结构，包括：

前置筒体阀门和后置筒体阀门，所述前置筒体阀门和所述后置筒体阀门分别设置在前涵道引射器第一外涵的出口两侧；

所述前置筒体阀门包括前滑筒和周向固定在所述前滑筒侧边的前置锯齿形阀门，所述后置筒体阀门包括后滑筒和周向固定在所述后滑筒侧边的后置锯齿形阀门，所述前置锯齿形阀门和所述后置锯齿形阀门的边缘分别为相互啮合的锯齿形结构；

所述前置筒体阀门和所述后置筒体阀门上分别连接电机驱动装置，所述电机驱动装置带动所述前置筒体阀门或所述后置筒体阀门移动，使所述前置锯齿形阀门和所述后置锯齿形阀门齿形啮合，实现前涵道引射器面积的调节。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述电机驱动装置包括电机和涡轮蜗杆装置，所述前滑筒和所述后滑筒上分别连接所述涡轮蜗杆装置，所述涡轮蜗杆装置由所述电机控制驱动。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述前滑筒和所述后滑筒的侧边均为台阶结构，所述前置锯齿形阀门和所述后置锯齿形阀门分别通过台阶搭接在所述前滑筒和所述后滑筒的侧边，并分别通过螺钉周向与所述前滑筒和所述后滑筒固定连接。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述后置锯齿形阀门的锯齿上设置密封胶条。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述前滑筒套设在第一涵道外壁上，所述后滑筒套设在第一涵道转接段的平台上，所述前滑筒与所述第一涵道外壁之间，以及所述后滑筒与所述第一涵道转接段的平台之间分别设置密封胀圈。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述前滑筒和所述后滑筒上分别对称设置两套所述涡轮蜗杆装置。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述前滑筒和所述后滑筒上分别设置凸台，所述凸台上固定设置连接座，所述涡轮蜗杆装置的驱动端分别固定在所述连接座上。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述连接座通过螺钉固定在所述凸台上，所述连接座上开设凹槽，所述涡轮蜗杆装置的驱动端通过螺钉固定在所述连接座的凹槽中。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述电机包括前置电机和后置电机，所述前置电机设置在第一涵道外壁上，用于驱动所述前置筒体阀门；所述后置电机设置在三级机匣上，用于驱动所述后置筒体阀门。

根据本申请实施例的一种实施方式，所述电机的电缆线通过外涵机匣引出。

与现有技术相比，本发明采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

（1）本发明具有较高的控制精度和安全可靠性。主要是采用了电机驱动代替传统的液压驱动，能够提高机构的调节精度，在前涵道引射器第一外涵出口两侧分别设置锯齿形结构的调节筒体阀门，可以互为备份，其中一个机构出现故障后，可以启用另一个控制开关状态，同时锯齿形环设计为可更换结构方式，根据需求和使用寿命换装锯齿形环件，节约成本、提高经济性。

（2）本发明采用电机驱动涡轮蜗杆装置，结构尺寸紧凑，对外涵气流损失影响小。电机驱动装置只需外涵中引入电缆线，一定程度上不引起外涵气流的损失，且涡轮蜗杆结构尺寸紧凑，分布在机匣壁面上节省空间，对外涵气动性能影响也较小。

（3）本发明锯齿形筒体阀门提高了内外涵气流掺混效率，降低了掺混气动噪声。主要体现在掺混处锯齿边使射流分叉，进而增大了主次流的接触面积，增加了卷吸的环绕气流流量，提高了掺混效率，同时主流从第一外涵道引射进入外涵腔体后会发生膨胀，锯齿形能够消除气流膨胀带来的“尖叫声”，从而降低气动噪声。

（4）本发明考虑了锯齿啮合处带橡胶的密封结构，有效提高密封性能。主要是在锯齿形啮合边采用橡胶块包裹的形式，橡胶与锯齿结构之间通过箔材金属片压紧并用螺钉固定，筒体阀门通过涡轮蜗杆平推后与另一侧不带橡胶包裹的金属锯齿边啮合，橡胶受力后发生一定程度的变形，消除了齿形啮合处间隙，减小气流泄漏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例的锯齿形前可变面积涵道引射器结构示意图；

图2是本发明实施例的前置锯齿形阀门筒体结构示意图；

图3是本发明实施例的后置锯齿形阀门筒体结构示意图；

图4是本发明实施例的后置锯齿形阀门筒体的锯齿形局部结构示意图；

其中，1-电机，2-电缆线，3-涡轮蜗杆装置，4-滑筒，5-前置锯齿形阀门，6-后置锯齿形阀门，7-密封胀圈，8-外涵机匣，9-第一涵道外壁，10-第一涵道内壁，11-第一涵道转接段，12-支撑环，13-二级机匣，14-三级机匣，15-密封胶条，16-连接座。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种锯齿形的变循环发动机可调前涵道引射器结构，包括：

前置筒体阀门和后置筒体阀门，所述前置筒体阀门和所述后置筒体阀门分别设置在前涵道引射器第一外涵的出口两侧；所述前置筒体阀门包括前滑筒和周向固定在所述前滑筒侧边的前置锯齿形阀门，所述后置筒体阀门包括后滑筒和周向固定在所述后滑筒侧边的后置锯齿形阀门，所述前置锯齿形阀门和所述后置锯齿形阀门的边缘分别为相互啮合的锯齿形结构；所述前置筒体阀门和所述后置筒体阀门上分别连接电机驱动装置，所述电机驱动装置带动所述前置筒体阀门或所述后置筒体阀门移动，使所述前置锯齿形阀门和所述后置锯齿形阀门齿形啮合，实现前涵道引射器面积的调节。

在本发明的锯齿形的可调前涵道引射器结构的一种具体实施方式中，包括前置电机和后置电机，所述前置电机设置在第一涵道外壁上，连接涡轮蜗杆装置，用于驱动所述前置筒体阀门；所述后置电机设置在三级机匣上，连接涡轮蜗杆装置，用于驱动所述后置筒体阀门。还包括两套锯齿形的筒体阀门，正常使用状态下，前置电机驱动两套周向180°分布于前滑筒上的涡轮蜗杆装置，平推前置筒体阀门，实现前涵道引射器面积的开关。当前置电机或驱动装置故障时，后置电机则驱动周向180°分布于后滑筒上的涡轮蜗杆装置，平推后置筒体阀门，来实现前涵道引射器面积的开关。

在本实施方式中，电机安装于机匣外表面，采用支架或安装座与机匣之间螺栓连接，电机连接电缆线通过外涵机匣引出，同时电机驱动涡轮蜗杆装置实现阀门平移打开或关闭；所述滑筒的筒体与每一套涡轮蜗杆装置之间，通过蜗杆一端插入连接座上开设的凹槽后，采用螺钉固定的方式连接；所述连接座与筒体之间也采用螺钉将连接座固定在筒体的安装凸台上；前后滑筒的筒体分别滑套在第一涵道外壁和第一涵道转接段的平台上，且与平台之间分别设置有密封胀圈，筒体在驱动力的作用下沿平台水平移动；所述前滑筒和所述后滑筒的侧边均为台阶结构，所述前置锯齿形阀门和所述后置锯齿形阀门分别通过台阶搭接在所述前滑筒和所述后滑筒的侧边，并分别通过螺钉周向一圈与所述前滑筒和所述后滑筒固定连接，形成便于更换锯齿的阀门装置，该更换结构形式，可有效降低成本；其锯齿形阀门在完全关闭时与另一侧锯齿形阀门之间，形成齿与齿的啮合关闭方式，为保证密封效果，在后置锯齿形阀门的齿侧黏贴密封胶条。

如图1-图4所示，在本发明一种具体实施例中，本实施例用电机1驱动蜗轮蜗杆装置3平推锯齿形可换阀门的滑筒4，实现发动机前涵道引射器面积的开关调节，锯齿形阀门有效提高了内外涵气流掺混效率，同时降低了气动噪声。该可调引射器结构主要由前、后置两套电机1、四套涡轮蜗杆装置3、两套滑筒4的筒体、前置锯齿形阀门5、后置锯齿形阀门6、两套密封胀圈7、外涵机匣8、第一涵道外壁9、第一涵道内壁10、第一涵道转接段11、支撑环12、二级机匣13、三级机匣14、密封胶条15、连接座16等组成。前置锯齿形阀门5的筒体与后置锯齿形阀门6的筒体，通过齿型交错啮合的方式实现引射的关闭，在啮合位置处后置锯齿形阀门6的侧面设置密封胶条15，起到啮合密封气流的作用。此外，该可调前涵道引射器装置仅有连接电机1的电缆线2从内机匣穿过外涵道，最终由外涵机匣8引出，对外涵气流的影响极小。后置的电机1、后置锯齿形阀门6的筒体等作为备份，当前置的电机1或涡轮蜗杆装置3发生故障时，前置锯齿形阀门5固定不动，后置锯齿形阀门6的筒体在后置的电机1驱动下，可以正常实现前涵道引射器的调节。

安装时，首先将前置的电机1安装在第一涵道外壁9机匣上，通过螺钉固定于机匣的安装座上，在第一涵道外壁9平台与支撑环12两处的凹槽分别安装密封胀圈7；然后采用螺钉将两件连接座16固定于滑筒4的筒体上180°分布的两个凸台上，然后取前置锯齿形阀门5与筒体搭接后，搭接边一圈采用螺钉固定在一体，将整体前置锯齿形阀门的筒体套装在第一涵道外壁9平台上；最后将涡轮蜗杆装置3一端插入连接座16的凹槽内，通过螺钉与筒体上的连接座16固定，周向180°位置处涡轮蜗杆装置3与连接座16同样的装配方式。后置锯齿形阀门6与筒体之间与上述前置的连接方式相同，将后置锯齿形阀门6与筒体连接为一体后，套装在第一涵道转接段11与支撑环12组成的平台上，同样方式将涡轮蜗杆装置3与后置的连接座16螺钉固定，最后将后置的电机1通过支架与三级机匣14连接固定。当内部装置全部装配完成后，再将外涵机匣8落装，在落装过程中通过引线孔将连接电机的电缆线2引出。

工作时，电机驱动蜗轮蜗杆，结构简单可靠，电机控制、调节精度高；两侧的锯齿形阀门增加了内外涵气流的掺混面积，提高了掺混效率、降低了气动噪声；在两边同时分布电机驱动装置，同时一边作为备份控制装置，前、后置装置可以起到备份作用，当发生故障时可以满足发动机前涵道引射器调节的功能，提高安全可靠性及控制精度，克服现有技术中作动筒驱动装置数量与故障容错率相矛盾的缺陷；在锯齿啮合处设置带橡胶的密封结构，有效提高密封性能。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。