[实用新型]变循环发动机模式转换机构中的被动控制式模式转换阀

说明书

(一)技术领域

变循环发动机是正在研制中的高性能航空燃气涡轮发动机。本实用新型涉及一种变循环发动机模式转换机构中的被动控制式模式转换阀，属于航空航天技术中的发动机技术领域。

(二)背景技术

变循环发动机就是指在同一台发动机上通过发动机一些部件的几何形状、尺寸或位置的改变可以实现不同热力循环的燃气涡轮发动机。变循环发动机是一种具有优秀综合性能的推进系统，本实用新型所针对的变循环方案是：综合了涡喷发动机循环和涡扇发动机循环优点的变循环方案，可根据飞行条件的不同，通过多个部件的几何调节在较大范围内改变涵道比从而使发动机转换成单涵道涡轮喷气式或双涵道涡轮风扇式两种不同的工作模式。从飞机/发动机设计理念可知，涡喷发动机的超音速性能良好，单位推力大，大马赫数飞行时耗油率相对较低；涡扇发动机则具有良好的亚音速性能，低马赫数飞行时耗油率相对较低，但单位推力较小，所以同传统的涡喷发动机和涡扇发动机相比，变循环发动机能在更宽广的工作范围内具有最优性能。

目前国外已经研制出实现这种变循环方案的验证机，但其实现方式和具体结构形式都是严格保密的。而我国在这方面的研究才刚刚起步，还处于变循环原理的研究阶段。所以目前实现发动机变循环的模式转换机构的较为完善合理的结构形式的设计还未见文献记载。

(三)发明内容

1、目的：

本实用新型的目的是为了提供一种变循环发动机模式转换机构中的被动控制式模式转换阀，它与变循环发动机的可调前涵道引射器和可调后涵道引射器等其它模式转换机构的配合调节可以实现发动机在涡轮风扇和涡轮喷气两种循环模式之间的转换，使发动机在更宽广的工作范围内具有最优性能。

2、技术方案：

本实用新型一种变循环发动机模式转换机构中的被动控制式模式转换阀，该阀由：外机匣环形腔体、铰接凸耳、铰接销轴、弹簧卡、调节片和承力幅板上的凹槽组成，并与承力幅板和内外涵道分流机匣配合工作。它位于内外涵道分流机匣外环，外涵道入口处。

所述外机匣环形腔体，见图1，其形状是一个中空的圆柱环形腔体，它位于发动机承力幅板外环与外机匣毗邻相连，它的环形腔体被8个均布的承力幅板分隔成8个子腔体，这些腔体用于容纳发动机在双涵道模式下工作时处于打开状态的模式转换阀调节片；

所述铰接凸耳，见图9，每组由两块头部呈半圆形、中间有通孔的板材组成，它的底部平面与外机匣环形腔体的前端内壁面相连，它共有32组；用于固定铰接销轴，并通过铰接销轴来连接调节片；

所述铰接销轴，是一根圆柱形销轴，它穿过铰接凸耳和调节片铰接头上的中心通孔，起连接作用，它有32根；

所述弹簧卡，见图4，它是头部呈矩形框状、中部呈大半圆形、尾部呈矩形的缠绕式卡簧；它的头部套在调节片铰接头的方形处，它的中部缠绕在调节片铰接头的圆形处，安装形式详见图5；整个弹簧卡根据发动机所处的不同工作模式，可以随着调节片在外机匣环形腔体内绕铰接销轴作圆周运动，在调节片打开后收到外机匣环形腔体内时弹簧卡的尾部与外机匣环形腔体顶部内壁面接触，此过程中弹簧卡被压缩对调节片产生回复力；它共有32个，它的作用是提供可以使调节片回到平衡位置的回复力，防止调节片打开后贴在外机匣腔体内壁面进入卡死状态而无法完成关闭动作，其结构设计上满足：当调节片处于关闭状态时弹簧卡与外机匣环形腔体内壁脱离接触，当调节片处于平衡位置的中间状态时弹簧卡与外机匣环形腔体内壁刚有接触，而当调节片处于打开状态收到外机匣环形腔体内时弹簧卡被压缩变形。所以，调节片在关闭位置和平衡位置间运动时弹簧卡不产生任何力，而当调节片在打开位置和平衡位置间运动时弹簧卡将对调节片产生向平衡位置运动的回复力。弹簧卡所产生的回复力的大小要根据具体型号合理设计，以使模式转换阀处于打开状态时调节片在气动力和弹簧卡产生的回复力的共同作用下可以位于外机匣环形腔体内，图6、图7、图8所示的分别为模式转换阀调节片处于关闭状态、处于平衡位置的中间状态和打开状态；

所述调节片，见图3，它是由调节片铰接头、调节片主体和加工在调节片主体上的封严片组成的一个片状件(注：在一组4个调节片中与承力幅板相接处的调节片端面上没有封严片，见图10)；它通过铰接销轴穿过调节片铰接头上的通孔而与铰接凸耳连接，所有的调节片主体及封严片处于关闭状态时都位于一个圆环形椎体上，见图11，它共有32件；它的作用是确定发动机的工作模式，当所有调节片打开时外涵道入口被打开，发动机以双涵道涡扇模式工作；当所有调节片关闭时外涵道入口被关闭，发动机以单涵道的涡喷模式工作，封严片在调节片关闭时实现调节片之间的封严；