[发明专利]一种低红外辐射信号排气喷管及其红外抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机排气系统设计与红外抑制技术领域，具体是一种发动机排气喷管红外抑制装置及其红外抑制方法。

背景技术

在现代战争中，军用直升机在局部作战区域，尤其是地理条件比较恶劣的作战区域正发挥着越来越重要的作用，世界上诸多国家均已将直升机种作为空中力量的一个重要构成发展和加强。随着红外探测与跟踪技术的应用，红外制导武器大量出现，对具有热动力装置的直升机在战争环境中的生存力造成了极大威胁，发动机排气喷管必须具备要降低其红外辐射，以提高直升机的红外对抗能力。

国内外针对直升机排气喷管，开展了大量的研究工作，形成了几代排气喷管红外抑制装置。例如：第一代红外抑制装置主要是为了对抗1~3mm波段红外制导导弹的威胁，采用弯曲混合管隐藏发动机高温部件的和壁面冷却方式降低壁温，以减少发动机尾部后半球的热金属件辐射为目的。美国贝尔空军研究院研制了一种装备在“眼睛蛇”直升机上的自然吸气戽斗式红外抑制器。莱康明公司研究的导叶引射冷气加球型中心体或折线型弯管的红外抑制器在AH-1系列直升机上得到应用这类抑制器引射的冷气量少，主要是为了遮挡或冷却热金属件,降低外露壁面的高温辐射，避免1~3微米波段红外导弹的威胁。第二代红外抑制装置的红外对抗波段为3~5mm，除了减少热部件的红外辐射之外，还要求降低排气尾焰的温度，由此利用发动机排气的动量抽吸环境冷气与热喷流掺混的引射式红外抑制器得到了迅速发展，其核心技术便是大引射流量比、高混合效率、低流动损失的引射喷管结构，典型的喷管结构便是80年代中期发展起来的波瓣引射喷管，在法国海豚SA365C、英国山猫Lynx-3、美法联合研制的黑豹SA365M、德法联合研制的虎以及俄罗斯的米-28等直升机上得到了大量装备。第二代红外抑制装置仍隶属于发动机的附加物或选装件，在外形和尺寸上所受制约过多，尽管在一定程度上降低了热部件与排气尾焰的温度，对降低3~5mm波段的红外辐射特征有显著作用，但相对于机身而言，其外露的遮挡罩和排气尾焰仍然是以点源显示的高温热点，进一步消除发动机排气装置的红外辐射影响非常困难。第三代红外抑制技术采取利用尾机身的整体式红外抑制概念，如美国波音和西科斯基公司联合研发的科曼奇RAH-66直升机上所用的一体化红外抑制装置，装在直升机尾梁中，其独特的长条形排气口设计，有足够长度使发动机排出的热气和冷却空气完全和有效地混合。冷却空气通过尾梁上方的进气口吸入，与发动机热排气混合，然后，经尾梁两侧向下的缝隙排出，再由旋翼下洗流吹散，使排气温度明显降低，但是这种红外抑制装置结构复杂，且对直升机总体结构改动大，不利于现有直升机的改型。

因此，设计一种结构紧凑、排气损失小、同时能够大幅度降低排气喷管红外辐射，具备较高的红外对抗能力的排气系统喷管一直是本领域技术人员待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种低红外辐射信号排气喷管及其红外抑制方法，该排气喷管通过设置圆转矩形过渡段、矩形排气段、辐射遮挡板、冷气导管，通过辐射遮挡板形成的V型结构可以最大程度的遮挡喷管上游高温部件辐射出来的红外辐射，另一方面，冷气导管中的冷却空气进入辐射遮挡板的中空夹层可以降低辐射遮挡板表面温度，从而大幅度降低排气喷管的红外辐射信号。

本发明是这样实现的：一种低红外辐射信号排气喷管，其特征在于，包括圆转矩形过渡段，与圆转矩形过渡段相连的矩形排气段；所述的矩形排气段上下端面垂直连接有冷气导管；所述的矩形排气段的前后两端面分别连接有辐射遮挡板；所述的辐射遮挡板为中空结构；所述的两侧辐射遮挡板处于开启状态时呈V字结构；辐射遮挡板构成V型结构，对矩形排气段上游有遮挡作用；所述的冷气导管位于V型结构的内部，且处于辐射遮挡板的中空夹层处；所述的冷气导管上开设有冷气导管小孔，且开孔方向为辐射遮挡板的中空夹层处；冷气导管穿过位于矩形排气段的内部，沿着管长方向开设了两排多个冷气导管小孔，冷气导管小孔的开口方向正对着辐射遮挡板中空夹层，且避免冷气导管小孔的开口与辐射遮挡板连接件在同一水平面上，以免从冷气导管小孔流出的冷却空气直接冲击到辐射遮挡板连接件上，形成排气阻力。

进一步，所述的冷气导管垂直矩形排气段穿过上下端面，且冷气导管露出矩形排气段上下端面一段；露出一段便于和提供冷气的气源管道连接。