整体式径向进气装置的制作方法

本发明涉及航空燃气发动机，特别地，涉及一种整体式径向进气装置。

背景技术：

1、涡轴、涡桨发动机采用径向进气形式时，需要敞口式径向进气装置，典型的传统结构径向进气装置如图1所示，其至少需具有以下结构及功能：

2、a)具有承力框架结构，能连接其前后方零件并传递轴承载荷、惯性载荷和安装边气动载荷等。图1中进气装置通过前连接法兰1与前方附件机匣连接并传递载荷，通过后连接法兰2与后方压气机机匣及挂载在压气机机匣上的零件连接并传递载荷，通过转子连接法兰3对转子形成支撑并传递载荷，通过流道连接法兰4与压气机流道件连接并传递载荷；

3、b)具有气流通道。能够以较低的压力损失将进口的径向混乱气流转换为满足要求的出口准轴向气流。图1中，混乱的进口气流7通过防护网6后，经进气帽罩流道5.2整流，再经进气机匣流道5.1转向，形成准轴向的出口气流8；

4、c)发动机性能监测及分析时，需采集压气机出口压力。为维护方便，测量传感器一般安置于附件机匣上，而压气机出口压力引气位置位于压气机机匣后方，附件机匣、压气机机匣分别位于进气装置两侧，压气机出口压力需通过进气装置内部引气管路传递到附件机匣。

5、参见图1，传统径向进气装置具有以下技术缺点：

6、1、为获得较高的总压恢复系数，进口的混乱气流需经进气帽罩流道5.2、进气机匣流道5.1两段流道才能转换为满足要求的出口气流8；其中进气帽罩流道5.2一般采用复合材料加工，安装在进气机匣流道5.1上，增加了进气装置的结构复杂度及进气装置的结构重量；

7、2、因复合材料的进气帽罩流道5.2导热性差，当发动机在高空或冷天时，进气帽罩流道5.2及防护网容易结冰，需要额外的除冰措施；

8、3、压气机出口引气中含有水蒸气，当发动机停车后，在冷天或高海拔区域，进气装置的压气机出口引气管路容易产生结冰或冷凝水，滞留在管路中造成堵塞，使得一段时间内测量传感器无法正确感应压气机出口压力。

技术实现思路

1、本发明提供了一种整体式径向进气装置，以解决现有传统径向进气装置存在的结构复杂、重量重、需要额外的除冰措施的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种整体式径向进气装置，包括：进气机匣、集成于进气机匣上且整体式设置的整体式进气流道、用于对整体式进气流道的进气进行防护的防护网罩；进气机匣沿轴向的两端分别连接压气机机匣和附件机匣；整体式进气流道的进口端沿进气装置的径向延伸至进气机匣的外侧壁处，其相对的出口端沿轴向延伸，防护网罩设置于整体式进气流道的进口端且连接进气机匣，整体式进气流道配合进气网罩将由进口端流入的进口气流整流、转向后由出口端沿轴向输出。

4、进一步地，整体式进气流道包括位于其进口端的流道唇口，及位于其出口端的流道出口，且流道唇口的尾端形成整体式进气流道的喉道。

5、进一步地，整体式进气流道的构建包括以下步骤：s10：根据进气流量需求及后方进气需求构建初始流道；s20：对初始流道进行气动仿真及曲线调整，以获得总压损失在可接受范围的基本流道；s30：根据三维仿真结果，对基本流道局部曲率进行调整，以获得最终的整体式进气流道。

6、进一步地，步骤s10中，以伯努利双纽线构建流道唇口的截面型线、以圆线构建流道出口的截面型线，并通过进气流量需求确定喉道的宽度l1和距中心轴线的半径r2。

7、进一步地，步骤s20中，调整流道唇口的开度l2、喉道的宽度l1和半径r2，进而调整初始流道的形状以获得基本流道。

8、进一步地，整体式径向进气装置还包括集成于进气机匣内的压气机出口引气管路，压气机出口引气管路的引气进口延伸至压气机机匣后方，其相对的引气出口延伸至附件机匣上，且引气出口的位置高于引气进口的位置。

9、进一步地，压气机出口引气管路包括依次设置且连通的铸造管路和机加管路；铸造管路铸造形成于进气机匣的支板中，且铸造管路的出口形成引气出口；机加管路机加形成于进气机匣的本体内，且机加管路的进口形成引气进口。

10、进一步地，铸造管路为由其出口至进口方向逐渐下倾延伸的直线管路；或者，铸造管路为由其出口至进口方向变曲率下倾延伸的弧线管路。

11、进一步地，铸造管路在竖直平面内投影与水平轴线的夹角不小于25°；铸造管路的管径不超过4mm。

12、进一步地，机加管路的管径大于铸造管路的管径，引气进口的管径大于机加管路的管径；机加管路为由其出口至进口方向逐渐下倾延伸的直线管路，且机加管路在竖直平面内投影与水平轴线的夹角不小于10°。

13、本发明具有以下有益效果：

14、本发明的整体式径向进气装置中，将传统的进气帽罩流道+进气机匣流道的组合结构，设计整合为整体式构建的整体式进气流道，进口的混乱气流通过防护网罩后，经防护网罩和整体式进气流道进行整流、转向，获得满足需求的出口气流，从而其不仅具备承力框架结构功能，即能连接其前后方零件并传递轴承载荷、惯性载荷和安装边气动载荷，还具备气流通道功能，即能够以较低的压力损失将进口的径向混乱气流转换为满足要求的出口准轴向气流，同时其进气损失更小、进气流场更均匀；且在进气机匣流道与整体式进气流道半径均为d1的前提下，本发明进气装置的外廓直径d3明显小于传统进气装置外廓直径d2，从而避免了复合材料进气帽罩流道带来的结构复杂度和重量，降低进气装置结构复杂度，减小进气装置外部直径；本发明进气装置中，防护网罩和整体式进气流道直接位于金属材料的进气机匣上，接受压气机较热零部件的热传导及热辐射，可大幅降低发动机在高空或冷天工作过程中进气装置结冰风险，免去了额外的除冰措施。

15、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种整体式径向进气装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的整体式径向进气装置，其特征在于，整体式进气流道(11)的构建包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

6.根据权利要求2所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

10.根据权利要求7所述的整体式径向进气装置，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种整体式径向进气装置，包括：进气机匣、集成于进气机匣上且整体式设置的整体式进气流道、用于对整体式进气流道的进气进行防护的防护网罩。进气机匣沿轴向的两端分别连接压气机机匣和附件机匣。整体式进气流道的进口端沿进气装置的径向延伸至进气机匣的外侧壁处，其相对的出口端沿轴向延伸，防护网罩设置于整体式进气流道的进口端且连接进气机匣，整体式进气流道配合进气网罩将由进口端流入的进口气流整流、转向后由出口端沿轴向输出。本发明的进气装置，可降低进气装置结构复杂度，减小进气装置外部直径，及可大幅降低发动机在高空或冷天工作过程中进气装置结冰风险，免去了额外的除冰措施。技术研发人员：李家俊,查宏,杨继成,景晓明,郑佳琴受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/18