CN1021987C - 燃气轮机的红外线抑制器 - Google Patents

Abstract

一种红外线抑制器利用一锥形排气岐管(3)产生一种薄“带”状的排气羽烟，岐管有若干沿纵向与其排成一直线的离散的排气喷口(6)。喷口在混合管(15)内任意延伸，但与其保有间隔，混合管两端通向周围大气，混合管将周围空气与排气羽烟混合。如用于直升飞机，红外线辐射抑制器是可以转动的，这样，当浆叶不转动时，排气能朝着基本上平行于直升飞机叶的方向以防止它们受排气加热。

Description

本发明所涉及的技术领域是燃气轮机的红外线抑制器。

红外线辐射（IR）自动瞄准武器的出现使诸如飞机、导弹及直升机的飞行器对于空中发射和地面发射导弹攻击的易伤性大为增加。这些飞行器排出具有强红外线辐射讯号的灼热的发动机废气。此外，飞行器的动力装置总是包括散发强红外线辐射讯号的灼热金属部件。这些灼热金属部件通常和燃气轮机或喷气发动机的排气系统相联系。为了减轻飞行器这种脆弱性，必须减少或抑制这种红外线辐射讯号或特征。一般用两种方法来降低红外线辐射讯号。第一种方法是把冷空气和发动机排气混合以降低它的温度和红外线辐射讯号。第二种方法是阻挡测视直线进入核心发动机。US-A-4，312，480公开了一种在独立权利要求的前叙部分所述型式的辐射屏蔽和气体扩散装置。该已知装置具有将冷却空气跟发动机废气混合并阻挡测视直线进入该发动机的装置。在一这方面，虽然已经取得了一定的进步，然而，为了产生满意的红外线辐射抑制效果，还需要进一步的努力。

本发明目的是提供一种燃气轮机红外线抑制器，其红外线讯号低于现有技术的红外线抑制器。

为了实现这一目的，按照本发明，提供一种燃气轮机废气红外线抑制器，所述抑制器包括一细长的排气岐管，它具有一纵轴线;用于接纳废气的进口装置，一纵壁和一下游端壁;跟所述岐管流体连通的分散废气的喷嘴装置，所述喷嘴装置具有一条通至周围大气的基本上无阻塞的 排气流道，其特点为在岐管纵壁上制有喷嘴装置并沿岐管纵轴线方向延伸，排气岐管的横截面积向岐管的下游端呈锥形逐渐收缩。

这种红外线抑制器产生一缕薄带羽状排气，很快消失在周围大气中，并且不太为红外线探测器所察觉。

在本发明的一个实施中，该排气岐管具有许多离散的排气喷嘴，它们和排气岐管纵向对中。另一选择方案是，这些喷嘴在混合管内延伸，但和其保有间隔，混合管在其两端跟大气相通，它将大气和羽状排气相混合。

在本发明的另一实施例中，单个喷嘴（和岐管纵向对中）取代许多离散的废气喷嘴。在该实施例中，其喷嘴在混合管内延伸;但和其保有间隔，混合管在其两端和大气相通，呈弧形，足以阻挡测视线进入喷嘴。

为用于直升飞机内，该红外线抑制器可设置一操作机构，使岐管绕其纵轴线转动，这样，排气可大体沿平行于直升机螺旋浆叶片的方面排出，当叶片不在转动时可使它们免受排气加热。

从说明书和权利要求书以及图示本发明实施例的附图中将会明显看出本发明的另一些特性和优点。

图1表示本发明的红外线抑制器局部断开的部件分解透视图;

图1A是具有一台燃气轮机的体现本发明的直升机的透视图;

图2表示图1红外线抑制器的正视图;

图3表示沿图1的红外线抑制器的3-3线所取的横剖面图;

图4是本发明的第二种红外线抑制器的局部断开的透视图;

图5表示图4的红外线抑制器的正视图;

图6表示沿图5的红外线抑制器的6-6线所取的横剖面图。

在图1中，排气岐气管3具有一进口4，用以接收发动机的排气。排气岐管3是锥形的，具有一个自岐管进口4（上游）至岐管封闭端7（下 游）逐渐缩小的横断面积。排气岐管3可以具有诸如圆的、椭圆的、正方的等各种各样的横断面形状。排气岐管3具有若干自岐管上延伸的喷嘴6，它们沿排气岐管3的实际长度配置。喷嘴6可以在排气岐管3上整体成型，或者可以借助于诸如紧固件用传统方法固定在其上面。喷嘴9和排气岐管3纵向对中。喷嘴6自排气岐管3上大体垂直延伸，因为这样减弱了喷嘴6的导向装置作用（例如喷嘴6增加背压）。因此，每一喷嘴6有一基本无阻碍的通向周围大气的排气流道。喷管嘴最好有一个约大于6∶1的长宽比。因为这样形成一种类似于气带的长而薄的羽烟。由于带子的横断面是薄的，很不为红外线探测器所察觉。此外，带状排气比较容易消散在周期大气中，进一步减弱了红外线图象。

在沿岐管3的任一预选点上，排气岐管横断面的总面积大体等于该预选点下游的喷管6的总面积。鉴于岐管进口面积和喷嘴面积相等，排气岐管3的锥度是这样的，使沿着排气岐管3的长度有一大体不变的排气转弯角。

所达到的特定的转角取决于特定的排气速度，并随其而变。一种用于直升机应用场合的典型的结构产生一个大约45°的不变的转角。

沿着排气岐管3，配置有若干用以使冷却空气和排气混合以降低排气红外线讯号强度的混合管15。这些混合管有一上游孔口18，一下游孔口21和侧壁24。这些混合管大体垂直于支管3。因此，喷嘴6在混合管15内延伸，并与其同心。这些混合管可借助于诸如支架25的传统方法被直接连接在排气岐管上，或者可借助于一种适当的结构连接方法配置于岐管的上方。如图3中所示，混合管15和排气岐管3也保有间隔。这样，在喷嘴6和混合管15之间构成了一进口空间。混合管15还阻止了的测视直线27达到排气喷嘴，因此为防止侧视直线27从预定的角度达到热排气喷嘴6，须选择混合管侧壁24的高度和间隔。这样，从有限的视角，诸如那些基本上垂直于混合管侧壁24的角度，不能看到排气喷嘴。

由于排气是从喷嘴6经混合管15排出的，便产生一种文德利效应，将处于大气压力下的周围空气经喷嘴6周围的进口空间吸引到混合管15的上游孔口18处。这些空气和混合管15中的排气混合，并以较低的温度从混合管15的下游孔21处排出，从而减小了红外线辐射讯号的强度。此外，这些冷却空气降低了混合管侧壁24的壁温，因为在侧壁24和热排气之间配置了一冷却空气。这样，减小了灼热金属部件的红外线辐射讯号。

在图4中，用单个连续的喷嘴代替了许多纵向排列的离散喷嘴。单个弧形混合管代替了许多笔直的混合管。排气岐管53具有一入口54，用于接收发动机的排气。如图4、5中所示，排气岐管53制成锥形，其横截面积自岐管入口54（上游）到封闭端57（下游）逐渐缩小。排气岐管53有一自其上伸出且沿其实际长度配置的喷嘴56。喷嘴口59和排气岐管53是纵向对中的。正如前述结构一样，喷嘴56具有一个基本上畅通无阻地排到周围大气的排气流道。喷嘴56最好有一长宽比，构成最大的实用比例最好约大于60∶1，因为这样可形成一缕类似于气“带”的长而薄的羽烟。

混合管65配置于排气岐管53的外部。混合管65将冷却气体和排气混合以减弱排气的红外线辐射讯号。在图4中，混合管65包括一个沿排气岐管53配置的混合管65。混合管65基本上垂直于排气岐管53延伸，然后相对于排气岐管横向弯曲。混合管65有一上游孔口68，一下游孔口71和侧壁74。混合管上游孔口68和喷嘴孔59成流体连通。喷嘴56在混合管65内延伸，并和其对中。混合管65也和排气岐管53保持间隔。这样在喷嘴56和混合管65之间构成一进口间隙。

如同前述结构那样，这种红外线抑制器由于使排气和周围空气混合而减弱了红外线辐射图象，并经混合管排出混合后的混合物。此外，一层周围空气冷却膜覆盖于混和管65的内表面，防止温度显著升高，从而 减弱了红外辐射信号。这样，排气和灼金属部件的红外线辐射图象便减弱了。最后，因为混合管65相对于排气岐管53横向弯曲，如在图6中所画的，进入排气喷嘴的测视线受到阻挡。

和现有技术装置相比，这些红外线辐射抑制器装置可以转动，以便改变排气羽烟的方向。图3和图6中的横截面分别示出图1和图3的两红外线抑制器的这一特征。如图2所示，采用了用于转动该控制器的诸如操作器2的装置。在类似于图1A中所示形式的直升飞机应用场合里，朝向直升飞机浆叶的排气羽烟方向，通过排气和直升飞机下降涡流的混合，提高了对红外线辐射的抑制。此外，这样能消除基于地面和大多数空中的视测角。当直升飞机停在地面因而浆叶不转时，基本上平行于浆叶的排气羽烟方向（在图3和6中以虚线表示）保护了浆叶和任何可燃表面。

本发明提供了一种红外线辐射抑制器。除了旋翼和自由空气流相互作用外，它通过使周围空气和排气混合来减弱排气的红外线辐射讯号。此外，在不产生显著背压的情况下，该抑制器减弱了灼热排气部件的红外线辐射讯号并避免视线进入排气喷嘴。最后，它提高了排气岐管的泵吸作用。这些控制器采用重量轻的结构来获得上述效果。因此，本发明通过提供一种以有效的方式来显著减弱总的红外线辐射讯号的红外线辐射抑制器，对红外线辐射控制领域作出了重大贡献。

Claims (14)

1、用于燃气轮机排气的红外线抑制器，它包括一根细长的排气岐管(3，53)，该岐管具有一纵轴线，用于接收废气的进口装置(4，54)，一纵壁和一下游端壁(7，57)跟岐管(3，53)流体连通以散开排气的喷嘴装置(6，56)，所述喷嘴装置(6，56)有一条通向大气的基本上不被阻塞的排气流道，其特征在于喷嘴装置(6，56)是在岐管(3，53)的纵壁上形成的，并沿岐管纵轴线方向延伸，排气岐管(3，53)的横截面积向岐管(3，53)的下游端1(7，57)呈锥形逐渐收缩。

2、按权利要求1所述的红外线抑制器，其特征在于所述喷嘴装置（6，56）基本上垂直于排气岐管（3，53）的纵壁延伸。

3、按权利要求1所述的红外线抑制器，其特征在于所述喷嘴装置（6）包括许多离散的喷嘴（6），它们具有沿岐管（3）纵轴线方向间隔的出口（9）。

4、按权利要求3所述的红外线抑制器，其特征在于喷嘴出口（9）具有大于约6∶1的长宽比。

5、按权利要求3或4所述的红外线抑制器，其特征在于若干混合管（15）中的每一混合管有侧壁（24），上游孔（18）和下游孔（21），所述上、下游孔（18，21）通向大气，喷嘴（6）在混合管（15）内延伸，但和其保有间隔。

6、按权利要求5所述的红外线抑制器，其特征在于混合管（15）是直的。

7、按权利要求5所述的红外线抑制器，其特征在于混合管（15）阻挡测视线以基本垂直于混合管侧壁（24）的角度进入喷嘴（6）。

8、按权利要求1或2所述的红外线抑制器，其特征在于喷嘴装置（56）包括单个连续的喷嘴（56）。

9、按权利要求8所述的红外线抑制器，其特征在于单个连续喷嘴（56）的长宽比约大于60∶1。

10、按权利要求8所述的红外线抑制器，其特征在于混合管（65）具有侧壁（74），上游孔（68）和下游孔（71），所述上、下游孔（68，71）通至大气，喷嘴（56）在混合管（65）内延伸，和其保有间隔。

11、按权利要求10所述的红外线抑制器，其特征在于混合管（65）是弧形的。

12、按权利要求10所述的红外线抑制器，其特征在于混合管（65）阻挡测视线以基本垂直于混合管侧壁（74）的角度进入喷嘴（56）。

13、按权利要求1所述的红外线抑制器，其特征在于岐管（3，53）的横截面积在任一预选点上大致等于该预选点下游的总喷嘴面积。

14、按权利要求1所述的红外线抑制器，其特征在于包括一个操作器（2）它用于将岐管（3，53）绕其纵轴线转动从而使排气流能沿基本平行于螺旋浆叶片的方向排出，从而该抑制器可应用于具有螺旋桨叶片的直升机。

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