一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，其特征在于，机舱壁面上设有若干开口。每个开口上覆盖有一块片状记忆合金。片状记忆合金的一个边焊接在发动机核心机舱内壁面，其它边悬空。常温下，片状记忆合金是平直的，与机舱内壁面贴合。温度升高后，片状记忆合金向机舱内部弯曲，温度越高，弯曲的角度越大，机舱壁面上的开口就越大。分布在发动机核心机舱上壁面的开口用于直升机旋翼下洗气流进气；分布在机舱侧壁面的开口用于直升机前飞时进冷却气。本发明可同时满足直升机前飞和悬停状态发动机核心机舱冷却需求，结构简单，不增加直升机重量，对直升机性能负面影响小。
【专利说明】
一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于单向记忆合金的进气自调节直升机发动机核心机舱，属于直升机发动机核心机舱设计技术领域。
【背景技术】
[0002]在直升机系统中，发动机的动力舱是整体直升机中温度较高的部分。在动力舱中，不仅有发动机和机匣，同时还包括发动机控制、滑油、引气以及其他传动附件。发动机核心机舱温度的高低将直接影响这些附件工作的安全稳定性，如果发动机核心机舱温度过高，一方面发动机核心机舱中的各种附件很可能不能正常工作，另一方面还有可能引起发动机核心机舱起火，发生火灾，从而严重威胁直升机的飞行安全。因此，必须对发动机核心机舱采用有效的冷却技术，以便使发动机核心机舱室的温度维持在较低水平，满足飞行安全的要求。
[0003]目前的直升机发动机核心机舱冷却技术是在发动机动力舱一端开发动机核心机舱冷却空气进气口，以及在动力舱另一端开发动机核心机舱冷却空气出口。进入到动力舱内的冷却空气通过强迫对流换热，带走发动机核心机舱内产生的热，从而确保舱内电子和控制元件在允许的工作温度内。但是这种发动机核心机舱冷却结构需要在直升机上开进气口，一方面增加了直升机前飞的进气阻力，另一方面增加了直升机的雷达反射截面积。此夕卜，在直升机悬停时，因为没有前飞冲压的作用，发动机核心机舱内进气量明显减少，不能满足发动机核心机舱冷却需求。为了克服悬停状态下进气量减小这一缺点，恰当设计的发动机排气引射系统在一定程度上弥补了悬停状态下的发动机核心机舱内冷却空气量不足的缺陷。利用发动机排气动能抽吸的引射系统与发动机核心机舱末端相连，引射系统不仅抽吸大量环境空气来降低排气温度，而且抽吸发动机核心机舱内的空气，使发动机核心机舱内空气流动起来，增加发动机核心机舱内冷却空气量，但是该引射系统会增加发动机整个系统的重量和复杂程度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，在现有的发动机核心机舱基本结构的基础上，可以同时满足直升机前飞和悬停状态发动机核心机舱冷却需求，而又不增加现有发动机核心机舱冷却结构系统的复杂性、不增加发动机整体重量。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，包括前防火墙、后防火墙、侧防火墙、下防火墙、发动机核心机舱上壁面、发动机核心机舱侧壁面，以及设置于后防火墙上的发动机核心机舱冷却空气出口。所述发动机核心机舱上壁面和发动机核心机舱侧壁面上分别设有若干开口。每个开口上覆盖有一块片状单向记忆合金。片状单向记忆合金的一个边焊接在发动机核心机舱内壁面上，其它边悬空。
[0007]所述片状单向记忆合金为T1-Ni基记忆合金、Cu基记忆合金或Fe基记忆合金。
[0008]所述开口的形状为正方形、长方形、或菱形，片状单向记忆合金的形状与开口一致。
[0009]所述发动机核心机舱上壁面和发动机核心机舱侧壁面上的开口的总面积占整个发动机核心机舱壁面面积的10%至60%。
[0010]本发明的优点在于:进入发动机核心机舱内部的冷却空气量是随着发动机核心机舱内部温度的高低而自动增加和减小的;无论是直升机前飞，还是悬停状态，该发明都可以正常工作;该发明取消了一般直升机在直升机上开设的发动机核心机舱冷却空气进气口，从而减小了飞行阻力，且减小了雷达反射截面积。
【附图说明】
[0011 ]图1为一个角度的直升机发动机核心机舱冷却系统；
[0012]图2为另一个角度的直升机发动机核心机舱冷却系统；
[0013]图3为一个角度的直升机发动机核心机舱冷却系统内部；
[0014]图4为另一个角度的直升机发动机核心机舱冷却系统内部；
[0015]图中标号及其名称:1、前防火墙，2、发动机核心机舱上壁面，3、片状记忆合金，4、侧防火墙，5、下防火墙，6、发动机核心机舱侧壁面，7、后防火墙，8、发动机核心机舱冷却空气出口、9、开口，10、发动机进气口，11、压气机机匣，12、燃烧室机匣，13、涡轮机匣，14、涡轮出口。
【具体实施方式】
[0016]—种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，包括前防火墙、后防火墙、侧防火墙、下防火墙、发动机核心机舱上壁面、发动机核心机舱侧壁面，以及设置于后防火墙上的发动机核心机舱冷却空气出口。前防火墙I上设有发动机进气口 10。涡轮出口 14与后防火墙7间有一环形缝隙，就是发动机核心机舱冷却空气出口 8。在发动机核心机舱内，压气机机匣U、燃烧室机匣12和涡轮机匣13是发动机核心机舱内的主要热源，在发动机运行时，通过其表面散发出大量的热量到发动机核心机舱内。发动机核心机舱上壁面2和发动机核心机舱侧壁面6上设有若干开口 9，每个开口 9上覆盖有一块片状单向记忆合金3 ο片状单向记忆合金3的一边焊接在发动机核心机舱壁面的内侧，其它边悬空。
[0017]在直升机发动机刚刚开始工作时，发动机核心机舱内的温度不高，发动机核心机舱无需冷却，此时的片状记忆合金3是平直的，与发动机核心机舱壁面贴合。此时，无论是直升机前飞还是悬停，发动机核心机舱壁面是平整的。这不仅减小了直升机飞行的空气阻力，还减小了直升机表面的雷达反射截面积。随着发动机核心机舱内热量的积累，发动机核心机舱壁面温度升高，也就是片状记忆合金3表面温度升高，从而片状记忆合金3表面开始向发动机核心机舱内部弯曲。舱内温度越高，片状记忆合金3表面向发动机核心机舱内部弯曲的越多，发动机核心机舱壁面上的开口 9就越大。
[0018]如果此时直升机处于前飞状态，外界空气从发动机核心机舱侧壁面6上片状记忆合金3弯曲后产生的开口 9处进入核心机舱内部，将发动机核心机舱内的热量带走，从发动机核心机舱冷却空气出口 8流出。一旦发动机核心机舱内温度有所下降，片状记忆合金3的弯曲程度有所减缓，发动机核心机舱壁面上的开口 9就减小，进入发动机核心机舱的外界空气量减少，反之亦然，从而起到进入发动机核心机舱内部的空气量自动调节。
[0019]如果此时直升机处于悬停状态，直升机旋翼的下洗气流可以从发动机核心机舱上壁面2的片状记忆合金3弯曲后产生的开口 9处进入核心机舱内部，外界空气将发动机核心机舱内的热量带走，从发动机核心机舱冷却空气出口 8流出。一旦发动机核心机舱内温度有所下降，片状记忆合金3的弯曲程度有所减缓，发动机核心机舱壁面上的开口9就减小，进入发动机核心机舱的外界空气量减少，反之亦然，从而起到进入发动机核心机舱内部的空气量自动调节。
[0020]片状记忆合金3的个数、大小及其在发动机核心机舱壁面上的分布完全取决于发动机核心机舱内的热负荷和热量的分布状况。本专利提出的结构具有普适性和代表性，根据发动机核心机舱内的热负荷和热量的分布状况需要对片状记忆合金的个数、大小及其在发动机核心机舱壁面上的分布进行特定的理论设计、数值仿真设计或实验设计，但是其工作原理或其技术本质是不变的。
【主权项】
1.一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，包括前防火墙(I)、后防火墙(7)、侧防火墙(4)、下防火墙(5)、发动机核心机舱上壁面(2)、发动机核心机舱侧壁面(6)，以及设置于后防火墙(7)上的发动机核心机舱冷却空气出口(8);其特征在于，所述发动机核心机舱上壁面(2)和发动机核心机舱侧壁面(6)上分别设有若干开口(9);每个开口(9)上覆盖有一块片状单向记忆合金(3);片状单向记忆合金(3)的一个边焊接在发动机核心机舱内壁面上，其它边悬空。2.根据权利要求1所述的一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，其特征在于，所述片状单向记忆合金(3)为T1-Ni基记忆合金、Cu基记忆合金或Fe基记忆合金。3.根据权利要求1所述的一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，其特征在于，所述开口(9)的形状为正方形、长方形或菱形，片状单向记忆合金(3)的形状与开口(9)一致。4.根据权利要求1所述的一种基于单向记忆合金的冷却进气自调节发动机核心机舱，其特征在于，所述发动机核心机舱上壁面(2)和发动机核心机舱侧壁面(6)上的开口(9)的总面积占整个发动机核心机舱壁面面积的10%至60%。
【文档编号】B64D29/00GK106043714SQ201610398245
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】单勇, 谭晓茗, 张靖周, 顾仁勇
【申请人】南京航空航天大学