CN219262531U - 一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器，包括导流件和多个混流管，导流件的外侧面为一个圆台侧面或者由多个圆台侧面依次连接形成，导流件的外侧面的直径从前向后逐渐变大，导流件上设置有前后贯穿的导流通道，且该导流通道与其外侧面形状一致，导流件的侧壁中部开设有m个周向均匀间隔分布的扇形通孔，每个扇形通孔从前向后尺寸逐渐变大，m个混流管一一对应固定安装在m个扇形通孔内，相对于的一个混流管与一个扇形通孔之间不存在间隙，m个混流管互不相连，互不干涉，相互独立；优点是与外涵道的内侧壁固定方式牢固，与外涵道之间不存在间隙，能够提高掺混率，压力损失较小，且制作工艺简单，加工难度小，加工效率高。

Description

一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器

技术领域

本实用新型涉及一种用于涡扇发动机排气***的混合器，尤其是涉及一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器。

背景技术

在涡扇发动机的应用中，其排气***的混合器具有至关重要的作用。它将涡扇发动机外涵道的高压冷空气和内涵道的高压热空气进行掺混，从而使得涡扇发动机的排气温度得到均衡。涡扇发动机的排气温度均衡以后，会给涡扇发动机的工作带来很多有利的方面，首先是涡扇发动机的推力会有所增加；其次是尾喷管的热负荷会有所降低；最后就是由于排气掺混使得排气最高温度下降，利于飞行器的隔热隐形。

传统的用于涡扇发动机排气***的混合器通常采用花瓣式结构，通常被称为花瓣混合器。花瓣混合器的后端为花瓣式结构，花瓣混合器的前端安装在外涵道的内侧壁上，其后的花瓣式结构内部和外部均具有多个扇形区间，在花瓣式结构的引导下，内涵道空气被花瓣式结构内部的多个扇形区间分割，外涵道空气被花瓣式结构外部的多个扇形区间分割，由此，内涵道空气和内涵道空气在通过花瓣混合器后形成交错扇区，设置在花瓣混合器后方的尾喷管掺混段将交错扇区中的内涵道空气和外涵道空气掺混起来形成混合空气，最后混合空气通过尾喷管加速段加速并喷出。

但是，传统的用于涡扇发动机排气***的混合器具有如下问题：一、花瓣混合器的前端位于环状，与外涵道的外侧壁固定方式比较薄弱，而如果采用肋板加固，将会增加重量并影响气动性能；二、花瓣混合器和内焊道、外涵道之间均有明确的间隙，从间隙流过的空气无法参与掺混，以致掺混率不高；三、花瓣混合器会将一部分的内涵道、外涵道上下错开，由此内涵道、外涵道都会发生气流错开的现象，花瓣混合器压力损失更高；四、花瓣混合器需要严格控制出口面积，花瓣式结构折弯工艺复杂，由此导致加工难度大，加工效率降低。

为了解决上述问题，涡扇发动机需要匹配一种全新的混合器，这种混合器不仅需要解决花瓣这种形状复杂，难度较大的结构设计，降低工艺难度，更需要的是提升混合性能，缩短部件长度，从混合器部件出发使发动机的性能得到提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种与外涵道的内侧壁固定方式牢固，与内涵道之间不存在间隙，能够提高掺混率，压力损失较小，且制作工艺简单，加工难度小，加工效率高的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器，包括导流件和m个混流管，m为大于等于12且小于等于24的整数，所述的导流件的外侧面为一个圆台侧面或者由多个圆台侧面从前向后依次连接形成，所述的导流件的外侧面的直径从前向后逐渐变大，所述的导流件的锥角为5°～40°，所述的导流件上设置有前后贯穿的导流通道，且该导流通道与其外侧面形状一致，所述的导流件的侧壁中部开设有m个周向均匀间隔分布的扇形通孔，每个所述的扇形通孔从前向后尺寸逐渐变大，m个混流管一一对应固定安装在m个扇形通孔内，相对于的一个混流管与一个扇形通孔之间不存在间隙，m个混流管互不相连，互不干涉，相互独立，m个混流管用于将所述的导流通道内的空气导流至所述的导流件外部。

如果所述的导流件的外侧面为一个圆台侧面，则该圆台侧面的前端面直径大于其后端面直径，如果所述的导流件的外侧面由多个圆台侧面依次连接形成时，则该每个圆台侧面的前端面直径大于其后端面直径，且相邻两个圆台侧面连接处的直径相等。

每个所述的混流管沿所述的导流件径向的截面整体呈扇形，且沿着导流方向，其截面两侧夹角逐渐减小，但截面面积逐渐增加，每个所述的混流管的外缘棱角处倒圆角形成圆弧形边缘。

每个所述的混流管均包括底板、左侧板、右侧板、弧形板和外套，所述的弧形板、所述的底板、所述的左侧板和所述的右侧板按照上下左右的方位排布并依次固定连接围成截面整体呈扇形的管道结构，所述的弧形板、所述的底板、所述的左侧板和所述的右侧板的连接处通过倒圆角形成圆弧形边缘，沿着导流方向，所述的管道结构的截面两侧夹角逐渐减小，但截面面积逐渐增加，所述的外套设置在所述的管道结构外侧，且与所述的管道结构固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于导流件前部与外涵道内侧壁连接固定，导流件后部与尾喷管连接固定，内涵道通过导流件的导流通道，混流管的入口端与涡扇发动机内涵道出口连接，混流管的出口端伸入涡扇发动机的尾喷管中部，导流件的锥角与外涵道和尾喷管的尾椎相契合，以减小外涵道气流的流动损失，由混流管的结构特点可知，内涵道空气100％进入m个混流管，而后喷入充满外涵道空气的尾喷管掺混段，且混流管出口处于尾喷管中部，根据流体力学中边界层原理，尾喷管掺混段壁面上的外涵道空气量小，中部的外涵道空气量多，使得内涵道空气可以更充分的和外涵道空气进行混合，从而增加掺混率，虽然外涵道空气由于混流管结构的影响，其流动存在气流错开，由混流管结构特点可知，内涵道空气顺着混流管进入尾喷管掺混段，其流动方向是一致的，由此内涵道压力损失小；混流管与涡扇发动机内涵道的内侧壁能够通过法兰联接，导流件与涡扇发动机外涵道的内侧壁也能通过法兰联接，整体结构与外涵道的内侧壁固定方式牢固，强度高，另外，通过混流管的截面来控制出气面积，容易加工，且工艺稳定易控，由此本实用新型与外涵道的内侧壁固定方式牢固，与外涵道之间不存在间隙，能够提高掺混率，压力损失较小，且制作工艺简单，加工难度小，加工效率高。

附图说明

图1为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器的立体图；

图2为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器的主视图；

图3为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器的剖视图；

图4为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器的导流件的立体图；

图5为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器的导流管的分布示意图；

图6为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器的导流管的立体图；

图7为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器安装在涡扇发动机排气***上的结构示意图一；

图8为本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器安装在涡扇发动机排气***上的结构示意图二。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：如图1至图6所示，一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器，包括导流件1和m个混流管2，m为大于等于12且小于等于24的整数，导流件1的外侧面为一个圆台侧面，导流件1的外侧面的直径从前向后逐渐变大，导流件1的锥角为5°～40°，导流件1上设置有前后贯穿的导流通道3，且该导流通道3与其外侧面形状一致，导流件1的侧壁中部开设有m个周向均匀间隔分布的扇形通孔4，每个扇形通孔4从前向后尺寸逐渐变大，m个混流管2一一对应固定安装在m个扇形通孔4内，相对于的一个混流管2与一个扇形通孔4之间不存在间隙，m个混流管2互不相连，互不干涉，相互独立，m个混流管2用于将导流通道3内的空气导流至导流件1外部。

本实施例中，每个混流管2沿导流件1径向的截面整体呈扇形，且沿着导流方向，其截面两侧夹角逐渐减小，但截面面积逐渐增加，每个混流管2的外缘棱角处倒圆角形成圆弧形边缘。

本实施例中，每个混流管2均包括底板21、左侧板22、右侧板23、弧形板24和外套25，弧形板24、底板21、左侧板22和右侧板23按照上下左右的方位排布并依次固定连接围成截面整体呈扇形的管道结构，弧形板24、底板21、左侧板22和右侧板23的连接处通过倒圆角形成圆弧形边缘，沿着导流方向，管道结构的截面两侧夹角逐渐减小，但截面面积逐渐增加，外套25设置在管道结构外侧，且与管道结构固定连接。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，区别在于：本实施例中，导流件1的外侧面由多个圆台侧面从前向后依次连接形成，该每个圆台侧面的前端面直径大于其后端面直径，且相邻两个圆台侧面连接处的直径相等。

如图7和图8所示，本实用新型的用于涡扇发动机排气***的管板式混合器在用于涡扇发动机排气***时，导流件1前部与外涵道5内侧壁连接固定，导流件1后部与尾喷管6连接固定，内涵道7通过导流件1的导流通道3，混流管2的入口端(即截面面积最小处)与涡扇发动机内涵道7出口连接，混流管2的出口端(即截面面积最大处)伸入涡扇发动机的尾喷管6中部，导流件1的锥角与外涵道5和尾喷管6的尾椎相契合，以减小外涵道5气流的流动损失，混流管2与涡扇发动机内涵道7的内侧壁通过法兰联接，导流件1与涡扇发动机外涵道5的内侧壁也通过法兰联接，当涡扇发动机排气***工作时，由混流管2的结构特点可知，内涵道7空气100％进入m个混流管2，而后通过m个混流管2喷入充满外涵道5空气的尾喷管6掺混段，由于混流管2出口处于尾喷管6中部，根据流体力学中边界层原理，尾喷管6掺混段壁面上的外涵道5空气量小，中部的外涵道5空气量多，使得内涵道7空气可以更充分的和外涵道5空气进行混合，从而增加掺混率，虽然外涵道5空气由于混流管2结构的影响，其流动存在气流错开，当由混流管2结构特点可知，内涵道7空气顺着混流管2进入尾喷管6掺混段，其流动方向是一致的，由此内涵道7压力损失小。本实用新型通过混流管2的截面实现出气面积的控制，容易加工，且工艺稳定易控，加工效率高。

Claims (4)

1.一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器，其特征在于包括导流件和m个混流管，m为大于等于12且小于等于24的整数，所述的导流件的外侧面为一个圆台侧面或者由多个圆台侧面从前向后依次连接形成，所述的导流件的外侧面的直径从前向后逐渐变大，所述的导流件的锥角为5°～40°，所述的导流件上设置有前后贯穿的导流通道，且该导流通道与其外侧面形状一致，所述的导流件的侧壁中部开设有m个周向均匀间隔分布的扇形通孔，每个所述的扇形通孔从前向后尺寸逐渐变大，m个混流管一一对应固定安装在m个扇形通孔内，相对于的一个混流管与一个扇形通孔之间不存在间隙，m个混流管互不相连，互不干涉，相互独立，m个混流管用于将所述的导流通道内的空气导流至所述的导流件外部。

2.根据权利要求1所述的一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器，其特征在于如果所述的导流件的外侧面为一个圆台侧面，则该圆台侧面的前端面直径大于其后端面直径，如果所述的导流件的外侧面由多个圆台侧面依次连接形成时，则该每个圆台侧面的前端面直径大于其后端面直径，且相邻两个圆台侧面连接处的直径相等。

3.根据权利要求1所述的一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器，其特征在于每个所述的混流管沿所述的导流件径向的截面整体呈扇形，且沿着导流方向，其截面两侧夹角逐渐减小，但截面面积逐渐增加，每个所述的混流管的外缘棱角处倒圆角形成圆弧形边缘。

4.根据权利要求3所述的一种用于涡扇发动机排气***的管板式混合器，其特征在于每个所述的混流管均包括底板、左侧板、右侧板、弧形板和外套，所述的弧形板、所述的底板、所述的左侧板和所述的右侧板按照上下左右的方位排布并依次固定连接围成截面整体呈扇形的管道结构，所述的弧形板、所述的底板、所述的左侧板和所述的右侧板的连接处通过倒圆角形成圆弧形边缘，沿着导流方向，所述的管道结构的截面两侧夹角逐渐减小，但截面面积逐渐增加，所述的外套设置在所述的管道结构外侧，且与所述的管道结构固定连接。

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