[发明专利]一种用于航空发动机的S弯喷管及其设计方法

权利要求书

1.一种用于航空发动机的S弯喷管，其特征在于，包括S型弯曲段(1)和等直段(2)，所述S型弯曲段的进口与航空发动机涡轮出口对接、出口与所述等直段的进口对接，所述S型弯曲段的横截面形状从其进口处的圆形向出口处的圆角矩形进行过渡，所述等直段的横截面形状与所述S型弯曲段出口处的圆角矩形相同；

所述S型弯曲段包括第一弯段(11)和第二弯段(12)，所述第一弯段的出口最高点c、所述第一弯段的进口最低点e、及所述等直段出口的最高点a三点共线，所述第一弯段中与航空发动机涡轮内涵道对接的最低点d、所述第一弯段的出口最高点c及所述等直段的进口最低点b三点共线。

2.一种权利要求1所述的用于航空发动机的S弯喷管的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取航空发动机喷管的初始几何设计参数，包括：喷管进口最大半径R、喷管总长度L、喷管出口面积A_e、喷管出口截面中心点偏距ΔY₂和喷管进口与航空发动机外涵道对接的进口高度h；

给定S弯喷管设计参数，包括：喷管出口宽高比AR(AR≥1)、等直段长度L₃(L₃L)和等直段圆角矩形横截面的顶角圆弧半径r_e(r_e0)；

根据圆角矩形横截面面积与截面几何参数的关系，计算等直段横截面的长轴半宽w₂、等直段横截面的短轴半宽h₂：

根据S弯喷管的设计原则，计算第一弯段的轴向长度L₁、第二弯段的轴向长度L₂：

L₂＝L-L₁-L₃；

基于S弯喷管沿程截面的参数变化规律，计算S弯喷管沿程截面的长轴半宽w_i和截面短轴半宽h_i和顶角圆弧半径r_i；

根据S弯喷管的设计原则，计算第一弯段出口处的截面中心点偏距ΔY₁：

h₁为第一弯段出口处的截面短轴半宽；

基于S弯喷管沿程截面的中心点偏距变化规律，计算S弯喷管沿程截面的中心点偏距ΔY_i；

基于以上计算的S弯喷管沿程截面长轴半宽w_i、截面短轴半宽h_i、顶角圆弧半径r_i、中心点偏距ΔY_i，建立S弯喷管的三维模型，即可得到所需的S弯喷管。

3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述S弯喷管的设计原则为：所述第一弯段的出口最高点c、所述第一弯段的进口最低点e、及所述等直段出口的最高点a三点共线，所述第一弯段中与航空发动机涡轮内涵道对接的最低点d、所述第一弯段的出口最高点c及所述等直段的进口最低点b三点共线。

4.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述S弯喷管沿程截面的长轴半宽w_i、截面短轴半宽h_i和顶角圆弧半径r_i的沿程截面的参数变化规律分别为：

其中，L_i为第i个截面中心点距S弯喷管进口的轴向长度。

5.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述S弯喷管沿程截面的中心点偏距变化规律：