[发明专利]一种低红外辐射信号的双出口S弯喷管及其控制方法

说明书

本发明公开了一种低红外辐射信号的双出口S弯喷管，包括进气分流段，所述的进气分流段出口一分为二，且为对称结构；所述的进气分流段出口分别依次连接有S弯圆转矩形过渡段，气膜冷却矩形排气段，矩形收敛段，矩形扩张段；所述的气膜冷却矩形排气段内测侧壁连接有冷气腔；所述的气膜冷却矩形排气段与冷气腔的连接壁面设置有差排整列气膜孔；本发明还公开了其控制方法，通过本发明的喷管以及控制方法可以避免探测器直接探测到发动机涡轮后的高温部件，最大程度的遮挡喷管上游高温部件辐射出来的红外辐射，同时又能降低喷管壁面温度，从而大幅度降低排气喷管的红外辐射信号、提高排气性能。

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，具体指一种低红外辐射信号的双出口S弯喷管及其控制方法。

背景技术

从20世纪80年代中期以来，红外隐身的重要性日益突出，一方面目前使用的探测器中，主要针对的是红外信号，另一方面红外制导导弹是对空作战中飞机的主要威胁。自从1948年第一枚红外制导导弹——美国响尾蛇导弹问世以来，红外制导技术获得了大量应用并迅速发展，已经从20世纪60年代的单探测点源制导发展到当今采用大规模红外焦平面探测器的成像制导，飞机受到的威胁日益严重，对红外隐身的要求也越来越高。

飞机的红外辐射源主要集中在后半球，后半球是红外隐身的重点，而在现在的红外隐身技术被充分利用的条件下，完全有可能把作战飞机的红外辐射强度降低90％左右。飞机的红外辐射来源主要有三方面：机身蒙皮及其对周围自然环境辐射的反射、发动机热部件和发动机热喷流．飞机蒙皮的辐射常见于高速飞行的飞机上，并且飞机飞行速度越快辐射强度越高，当速度高于2Ma时，蒙皮和大气摩擦产生的大量热量，使蒙皮温度高达500K以上。而对于低马赫数飞行的飞机而言，发动机高温热部件和发动机热喷流是飞机的主要红外辐射来源，且主要辐射波段为3~5μm。目前红外探测器都以3~5μm为主要工作波段，因此排气系统的红外辐射抑制技术是飞机红外隐身技术的关键。

美国早在上个世纪70年代就开始针对航空发动机排气系统红外隐身技术开展了大量研究，并将其研究成果陆续应用于F-117，B-2，F-22等飞机型号上。目前发展成熟的、得到实际应用的航空发动机排气系统红外隐身技术主要包括：采用排气温度更低的涡扇发动机代替涡喷发动机作为飞机的动力装置；采用非轴对称喷管；采用壁面冷却措施；采用遮挡技术和遮挡结构。

随着红外探测技术的发展，红外探测设备的探测精度、反应灵敏度及系统的识别能力也大幅提高，红外精确制导武器同时也得到迅速发展，作战飞机的战场生存能力受到严重考验，必须寻求发展新的红外隐身技术或者充分综合运用现有的各项隐身技术。

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的双出口S弯喷管及其控制方法，本发明的进气分流段出口后分为两个支流、S弯结构的S弯圆转矩形过渡段、冷气腔等结构的设置，可以抑制分离涡的形成、同时降低了喷管壁面的温度，达到减小红外辐射信号的目的。

本发明是这样实现的，一种低红外辐射信号的双出口S弯喷管，包括进气分流段，其特征在于，所述的进气分流段出口一分为二，分为两个支流，且为对称结构；所述的进气分流段出口分别依次连接有S弯圆转矩形过渡段，气膜冷却矩形排气段，矩形收敛段，矩形扩张段；所述的气膜冷却矩形排气段内测侧壁连接有冷气腔；所述的气膜冷却矩形排气段与冷气腔的连接壁面设置有差排整列气膜孔；其中进气分流段的两分流和以及S弯圆转矩形过渡段可以避免探测器直接探测到发动机涡轮后的高温部件，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，冷气腔中的冷却空气从气膜孔进入喷管既能抑制转弯处分离涡，同时又能降低喷管壁面温度，从而大幅度降低排气喷管的红外辐射信号、提高排气性能。

进一步，所述的S弯圆转矩形过渡段为S弯通道，所述的S弯圆转矩形过渡段进口为圆形，出口为矩形且四边倒角，从进口到出口的中间截面均以超椭圆形过渡；所述的S弯圆转矩形过渡段的进、出口中心线斜率均为零，以降低排气流动损失。