一种可伸缩尾喷管

1.本说明书涉及飞行器尾喷管技术领域，具体涉及一种可伸缩尾喷管。


背景技术：

2.现代隐身飞行器出于隐身设计考虑，通常在发动机前后分别设置内埋式的s型进气道和圆转方型尾喷管。其中进气道和尾喷管均埋在机身内部，安装精度要求较高，且与发动机连接均有密封要求。发动机安装时需要在前后预留安装空间，为保证发动机安装空间，通常需要先拆下进气道或者尾喷管，容易影响整个动力系统的安装精度，也大大增加了拆装发动机的工作量。另一种设计思路是将尾喷管采用分段设计，在安装发动机时拆除连接段，发动机安装完毕后再装回连接段，这种设计思路可以减小一部分拆装工作量，但是对安装精度要求极高，容易出现间隙太小连接段无法安装或者间隙太大无法密封等问题，在工程实际中很难应用。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本说明书实施例提供一种可伸缩尾喷管，可以达到拆装方便且尾喷管可自主密封的目的。
4.本说明书实施例提供以下技术方案：
5.一种可伸缩尾喷管，和发动机尾部连接，包括：
6.连接组件，连接组件包括连接元件和第一圆筒形薄壁管，第一圆筒形薄壁管的进气端通过连接元件和发动机尾部可拆卸的连接；
7.平直段，平直段包括第二圆筒形薄壁管，第二圆筒形薄壁管的进气端套接在第一圆筒形薄壁管的出气端外壁；
8.圆转方段，圆转方段与第二圆筒形薄壁管的出气端连接。
9.进一步地，第一圆筒形薄壁管和第二圆筒形薄壁管的材料为不同线膨胀系数的材料。
10.进一步地，第一圆筒形薄壁管的半径为r1，第一圆筒形薄壁管材料的线膨胀系数为θ1，第二圆筒形薄壁管的半径为r2，第二圆筒形薄壁管材料的线膨胀系数为θ2，发动机的燃气温度为t燃气，室内温度为t室温，第一圆筒形薄壁管和第二圆筒形薄壁管的径向间隙为δ，其中，δ≤(r1θ
1-r2θ2)(t
燃气-t
室温
)。
11.进一步地，当处于室内温度时，第一圆筒形薄壁管可沿第二圆筒形薄壁管轴向运动。
12.进一步地，当处于燃气温度时，第一圆筒形薄壁管与第二圆筒形薄壁管径向密封。
13.进一步地，连接元件的连接方式为螺纹连接、螺栓连接、卡箍连接、法兰连接中的一种或者几种组合。
14.进一步地，平直段还包括导向段，导向段为设置在第二圆筒形薄壁管进气侧的喇叭结构。
15.进一步地，导向段的半径大于第二圆筒形薄壁管的半径。
16.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
17.解决现代隐身飞行器存在的发动机安装困难问题，通过可伸缩尾喷管减少发动机安装工作量，并利用不同材料线膨胀系数的不同实现尾喷管在工作状态时的密封。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1是本发明实施例可伸缩尾喷管的整体结构示意图；
20.图2是本发明实施例可伸缩尾喷管的连接组件滑动至发动机方向时的局部示意图；
21.图3是本发明实施例可伸缩尾喷管的连接组件滑动至平直段方向时的局部示意图。
22.附图标记说明：1、第一圆筒形薄壁管；2、第二圆筒形薄壁管；3、圆转方段；4、发动机；5、导向段；6、连接元件。
具体实施方式
23.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
24.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
26.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
27.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的
技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
28.以下结合附图，说明本技术各实施例提供的技术方案。
29.参考图1，可伸缩尾喷管的进气端可拆卸的安装于发动机4的尾部，出气端将气体释放至大气中。可伸缩尾喷管包括：连接组件，由连接元件6和第一圆筒形薄壁管1组成，第一圆筒形薄壁管1通过连接元件6与发动机4连接；平直段，包括第二圆筒形薄壁管2，第二圆筒形薄壁管2的进气端套接在第一圆筒形薄壁管1的出气端外壁；圆转方段3，与平直段连接为一体。平直段的进气端设置有喇叭状的导向段5，用于第一圆筒形薄壁管1装入第二圆筒形薄壁管2时的导向。因第一圆筒形薄壁管1和第二圆筒形薄壁管2的直径差别较小，需要直径稍大的导向段5辅助才能使第一圆筒形薄壁管1插入到第二圆筒形薄壁管2中。
30.在本发明实施例中，室温条件下(即非启动状态)，第一圆筒形薄壁管1的半径小于第二圆筒形薄壁管2半径，第一圆筒形薄壁管1可沿第二圆筒形薄壁管2轴向运动，第一圆筒形薄壁管1与第二圆筒形薄壁管2的径向间隙为δ，δ应满足下式：δ≤(r1θ
1-r2θ2)(t
燃气-t
室温
)，其中，r1为连接组件第一圆筒形薄壁管1的半径，θ1为第一圆筒形薄壁管1材料的线膨胀系数，r2为平直段的第二圆筒形薄壁管2的半径，θ2为第一圆筒形薄壁管1材料的线膨胀系数，t
燃气
为发动机燃气温度，t
室温
为室温。
31.发动机4启动之后，高温燃气经过尾喷管喷出，使尾喷管温度上升至接近燃气温度(即发动机工作状态)，第一圆筒形薄壁管1与第二圆筒形薄壁管2均受热膨胀。为满足发动机工作时尾喷管密封的要求，第一圆筒形薄壁管1选择线膨胀系数较高的材料，第二圆筒形薄壁管2选择线膨胀系数较低的材料，在两个圆筒形薄壁管受热膨胀之后，第一圆筒形薄壁管1膨胀量较大，第二圆筒形薄壁管2膨胀量较小，最终间隙完全消除，并产生一定干涉量，实现第一圆筒形薄壁管1与第二圆筒形薄壁管2之间的密封。
32.除此之外，发动机4启动之后，由于燃烧室内航空煤油的燃烧，整个发动机温度上升，导致发动机4受热膨胀，带动与发动机4连接的第一圆筒形薄壁管1沿发动机轴向向后伸出。第一圆筒形薄壁管1与第二圆筒形薄壁管2为套接结构，可以沿轴向滑动，有效释放发动机4膨胀产生的热应力。
33.需要说明的是，第一圆筒形薄壁管1与第二圆筒形薄壁管2的轴向尺寸应满足以下条件：
34.1、如图2所示，第一圆筒形薄壁管1向发动机4方向滑动至与无法移动时，第一圆筒形薄壁管1与第二圆筒形薄壁管2仍有一定的套接长度。
35.2、如图3所示，第一圆筒形薄壁管1向第二圆筒形薄壁管2方向滑动至无法移动时，可以为发动机4留出足够的安装空间。
36.在本发明实施例中，连接段组件的前端设置连接元件6，可以与发动机4连接，连接形式可以采用螺纹连接、螺栓连接、卡箍连接、法兰连接等。发动机4安装时，需要将连接元件6的连接解除，将发动机连接组件的第一圆筒形薄壁管1向平直段方向滑动，为发动机4留出足够的安装空间；发动机4安装完毕后，第一圆筒形薄壁管1向发动机4方向滑动，再与发动机4连接。
37.以下通过具体实施例说明可伸缩尾喷管的具体应用。
38.假设某飞行器发动机燃气温度为500℃，室温为20℃，尾喷管第一圆筒形薄壁管1和第二圆筒形薄壁管2半径约为320mm，按照第一圆筒形薄壁管1与第二圆筒形薄壁管2的径
向间隙要求，为第一圆筒形薄壁管1选择不锈钢1cr18ni9ti材料，为第二圆筒形薄壁管2选择高温合金gh3039材料，其中1cr18ni9ti在20℃至500℃间线膨胀系数为17.9，gh3039在20℃至500℃间线膨胀系数为13.8，径向间隙δ≤(r1θ
1-r2θ2)(t
燃气-t
室温
)＝0.63mm，因此可以设置室温时连接段半径r1＝(320
±
0.1)mm，平直段半径r2＝(320.5
±
0.1)mm。
39.在室温时，径向间隙δ为(0.5
±
0.2)mm，可以实现第一圆筒形薄壁管1和平直段的第二圆筒形薄壁管2沿轴向滑动；在燃气温度为500℃时，径向间隙为(-0.13
±
0.2)mm，可以使连接组件的第一圆筒形薄壁管1和平直段的第二圆筒形薄壁管2之间的有效密封。
40.本实施例在保证尾喷管密封的基础上简化了发动机安装流程，并且可以释放发动机膨胀产生的热应力，可以应用于现代隐身飞行器的尾喷管设计。
41.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
42.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。