專利名稱：旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，主要應(yīng)用于推力矢量航空發(fā)動(dòng)機(jī)、 高機(jī)動(dòng)導(dǎo)彈等所有需要矢量推力的推進(jìn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)推力矢量的需求越來(lái)越大。如何有效的產(chǎn)生矢量推力是各國(guó)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。常規(guī)有源二次射流的雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的二次流的引入量一般是主流的3% — 10%，并且需要一個(gè)高壓氣源(通常從壓氣機(jī)引氣)，即使不考慮引氣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力造成的損失，僅引氣管路的設(shè)計(jì)和布置，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。因此開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無(wú)源矢量噴管具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，其在雙喉道噴管內(nèi)安裝了旁路通道，從而改變雙喉道噴管內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，使噴管出流實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，包括噴管本體，該噴管本體的內(nèi)流道包括順序連接的喉道前部收斂段、一喉道、二喉道前部擴(kuò)張收斂段、喉道凹腔以及二喉道，所述喉道前部收斂段緊靠著一喉道設(shè)置旁路通道，該旁路通道的進(jìn)口面向噴管本體內(nèi)流道的流體入口設(shè)置，而旁路通道的出口位于第一喉道處，且旁路通道出口的軸線與喉道平面平行或者旁路通道出口的軸線與噴管本體內(nèi)流道的氣流流向成20°至160°。所述旁路通道的進(jìn)口、出口均分別對(duì)應(yīng)地配設(shè)有進(jìn)口擋片、出口擋片；且出口擋片與進(jìn)口擋片均分別與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置連接；在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力輸出作用下，進(jìn)口擋片與旁路通道的進(jìn)口之間開度可調(diào)，同樣地，出口擋片與旁路通道的出口之間開度可調(diào)。所述的旁路通道進(jìn)口的高度為喉道高度的5%_50% ；所述旁路通道出口的高度為喉道高度的5%-50% ；所述旁路通道的軸向長(zhǎng)度為喉道高度的50%-200%。所述噴管本體為二元式雙喉道噴管；旁路通道通過(guò)橫向地設(shè)置于噴管本體內(nèi)流道的旁路凸塊形成，該旁路凸塊與噴管本體軸線相垂直的兩端面分別與噴管本體的內(nèi)流道焊接固定。所述噴管本體為軸對(duì)稱式雙喉道噴管；旁路通道通過(guò)與噴管本體內(nèi)流道同軸設(shè)置的旁路凸塊形成，所述旁路凸塊的內(nèi)部沿軸線開設(shè)流道，而旁路凸塊的外緣周向均布凸肋， 凸肋均分別與噴管本體內(nèi)流道壁面焊接。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果
1、本發(fā)明所述的旁路通道系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)上下兩側(cè)的旁路進(jìn)出口截面擋片，主流中近壁面處部分未膨脹的高壓氣流將與主流核心分離，通過(guò)旁路入口進(jìn)入旁路管段。根據(jù)亞聲速可壓縮氣流的流動(dòng)規(guī)律，主流在收縮段內(nèi)加速降壓。因此上游喉道處的壓力必然會(huì)低于收縮段入口的壓力。由于旁路的出口壓力低于入口壓力，旁路氣流會(huì)膨脹加速，在出口形成高速射流，與主流發(fā)生剪切作用。由于旁路氣流與主流的剪切會(huì)生成剪切渦。在向下游的運(yùn)動(dòng)中，由于下游喉道與上游喉道面積相等，主流并不會(huì)膨脹加速，而是維持先前流動(dòng)速度和壓力。此時(shí)，剪切渦在向下游的運(yùn)動(dòng)中，并未受到主流的擴(kuò)張排擠，相反，在凹腔結(jié)構(gòu)中渦的運(yùn)動(dòng)反而得到了有利發(fā)展。后續(xù)次流將與主流沖擊融合，在凹腔渦和主流間形成一層滑流面。從而到達(dá)了產(chǎn)生并維持矢量偏轉(zhuǎn)的效果。2、本發(fā)明產(chǎn)生推力矢量的同時(shí)，帶來(lái)的流動(dòng)損失很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。不影響噴管無(wú)矢量偏轉(zhuǎn)正常工作時(shí)的各項(xiàng)性能。


圖1是本發(fā)明所述旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明應(yīng)用于二元式雙喉道噴管的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明應(yīng)用于軸對(duì)稱式雙喉道噴管的結(jié)構(gòu)示意其中喉道前部收斂段1、旁路通道進(jìn)口 2、旁路通道3、旁路通道出口 4、一喉道5、二喉道前部擴(kuò)張收斂段6、喉道凹腔7、二喉道8、旁路凸塊9。
具體實(shí)施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。但申請(qǐng)人對(duì)實(shí)施例的描述不是對(duì)技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
如圖1和圖2所示，其是本發(fā)明應(yīng)用于二元式雙喉道噴管的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明在現(xiàn)有的二元式雙喉道噴管中，增加了一個(gè)旁路通道系統(tǒng)，即本發(fā)明所述的旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，包括噴管本體，該噴管本體的內(nèi)流道包括順序連接的喉道前部收斂段、一喉道、二喉道前部擴(kuò)張收斂段、喉道凹腔以及二喉道，所述喉道前部收斂段緊靠著一喉道設(shè)置旁路通道，該旁路通道通過(guò)橫向地設(shè)置于噴管本體內(nèi)流道的旁路凸塊形成，該旁路凸塊與噴管本體軸線相垂直的兩端面分別與噴管本體的內(nèi)流道焊接固定；所述旁路通道的進(jìn)口面向噴管本體內(nèi)流道的流體入口設(shè)置，而旁路通道的出口位于第一喉道處。旁路通道對(duì)進(jìn)出口的開設(shè)位置有嚴(yán)格要求，而對(duì)具體形狀沒有要求，旁路通道的出口角度可以平行于一喉道平面，也可以與之在噴管流動(dòng)方向成20°至160°。故所述旁路通道進(jìn)口位于第一喉道前部噴管收斂段內(nèi)并面向噴管來(lái)流方向設(shè)置； 所述旁路通道出口位于第一喉道處，方向與發(fā)動(dòng)機(jī)軸向成一定角度設(shè)置。所述的旁路通道 3為一等截面或變截面彎曲通道。所述的旁路通道進(jìn)口 2高度為喉道高度的5%-50%。所述的旁路通道出口 4寬度為喉道高度的5%-50%。所述的旁路通道3軸向的長(zhǎng)度，為喉道高度的 50%-200%。另外，為調(diào)節(jié)旁路通道進(jìn)口、出口的開度，本發(fā)明在旁路通道的進(jìn)口、出口均分別對(duì)應(yīng)地配設(shè)有進(jìn)口擋片、出口擋片；且出口擋片與進(jìn)口擋片均分別與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置連接； 在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力輸出作用下，進(jìn)口擋片與旁路通道的進(jìn)口之間開度可調(diào)，同樣地，出口擋片與旁路通道的出口之間開度可調(diào)。本發(fā)明中，所述的出口擋片以可滑動(dòng)的方式與旁路通道出口連接，則通過(guò)平行移動(dòng)出口擋片，實(shí)現(xiàn)出口擋片與旁路通道出口的開度調(diào)節(jié)。而進(jìn)口擋片與旁路通道進(jìn)口之間的連接方式可以參照上述的出口擋片與旁路通道出口兩者的連接方式。在進(jìn)口、出口擋片關(guān)閉時(shí)，旁路式雙喉道道無(wú)源矢量噴管即回到普通的雙喉噴管構(gòu)型。因此本發(fā)明更具實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量的需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)出口擋片的開度，使部分主流氣流由旁路通道進(jìn)入到一喉道處。由于旁路通道流出的氣流與噴管主流的剪切，必然會(huì)生成剪切渦。在向下游的運(yùn)動(dòng)中，由于二喉道與一喉道面積相等，主流并不會(huì)膨脹加速，而是維持先前流動(dòng)速度和壓力。此時(shí)，剪切渦在向下游的運(yùn)動(dòng)中，并未受到主流的擴(kuò)張排擠，相反，在喉道凹腔7中渦的運(yùn)動(dòng)反而得到了有利發(fā)展。后續(xù)次流將與主流沖擊融合， 在凹腔渦和主流間形成一層滑流面。從而到達(dá)了產(chǎn)生并維持矢量偏轉(zhuǎn)的效果。實(shí)施例2
如圖1和3所示，其是本發(fā)明應(yīng)用于軸對(duì)稱式雙喉道噴管的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明在現(xiàn)有的軸對(duì)稱式雙喉道噴管中，增加了一個(gè)旁路通道系統(tǒng)，該旁路通道的安裝位置、旁路通道的進(jìn)口高度、旁路通道的出口高度及其寬度、旁路通道的軸向長(zhǎng)度均與實(shí)施例1中一致。只是本實(shí)施例中旁路通道的形成方式與實(shí)施例1不同。具體如下
本發(fā)明通過(guò)在噴管本體內(nèi)流道靠近一喉道的位置設(shè)置旁路凸塊以形成旁路通道，所述旁路凸塊的內(nèi)部沿軸線開設(shè)流道，而旁路凸塊的外緣周向均布凸肋，凸肋均分別與噴管本體內(nèi)流道壁面焊接，在進(jìn)口、出口擋片關(guān)閉時(shí)，旁路式雙喉道道無(wú)源矢量噴管即回到普通的雙喉噴管構(gòu)型。因此本發(fā)明更具實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量的需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)出口擋片的開度，使部分主流氣流由旁路通道進(jìn)入到一喉道處。由于旁路通道流出的氣流與噴管主流的剪切，必然會(huì)生成剪切渦。在向下游的運(yùn)動(dòng)中，由于二喉道與一喉道面積相等，主流并不會(huì)膨脹加速，而是維持先前流動(dòng)速度和壓力。此時(shí)，剪切渦在向下游的運(yùn)動(dòng)中，并未受到主流的擴(kuò)張排擠，相反，在喉道凹腔7中渦的運(yùn)動(dòng)反而得到了有利發(fā)展。后續(xù)次流將與主流沖擊融合， 在凹腔渦和主流間形成一層滑流面。從而到達(dá)了產(chǎn)生并維持矢量偏轉(zhuǎn)的效果。
權(quán)利要求
1.一種旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，包括噴管本體，該噴管本體的內(nèi)流道包括順序連接的喉道前部收斂段、一喉道、二喉道前部擴(kuò)張收斂段、喉道凹腔以及二喉道，其特征在于， 所述喉道前部收斂段緊靠著一喉道設(shè)置旁路通道，該旁路通道的進(jìn)口面向噴管本體內(nèi)流道的流體入口設(shè)置，而旁路通道的出口位于第一喉道處，且旁路通道出口的軸線與喉道平面平行或者旁路通道出口的軸線與噴管本體內(nèi)流道的氣流流向成20°至160°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，其特征在于所述旁路通道的進(jìn)口、出口均分別對(duì)應(yīng)地配設(shè)有進(jìn)口擋片、出口擋片；且出口擋片與進(jìn)口擋片均分別與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置連接；在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力輸出作用下，進(jìn)口擋片與旁路通道的進(jìn)口之間開度可調(diào)，同樣地，出口擋片與旁路通道的出口之間開度可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述所述旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，其特征在于所述的旁路通道進(jìn)口的高度為喉道高度的5%-50% ；所述旁路通道出口的高度為喉道高度的5%-50% ；所述旁路通道的軸向長(zhǎng)度為喉道高度的50%-200%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，其特征在于所述噴管本體為二元式雙喉道噴管；旁路通道通過(guò)橫向地設(shè)置于噴管本體內(nèi)流道的旁路凸塊形成，該旁路凸塊與噴管本體軸線相垂直的兩端面分別與噴管本體的內(nèi)流道焊接固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，其特征在于所述噴管本體為軸對(duì)稱式雙喉道噴管；旁路通道通過(guò)與噴管本體內(nèi)流道同軸設(shè)置的旁路凸塊形成，所述旁路凸塊的內(nèi)部沿軸線開設(shè)流道，而旁路凸塊的外緣周向均布凸肋，凸肋均分別與噴管本體內(nèi)流道壁面焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管，包括噴管本體，該噴管本體的內(nèi)流道包括順序連接的喉道前部收斂段、旁路凸塊、一喉道、二喉道前部擴(kuò)張收斂段、喉道凹腔以及二喉道，所述喉道前部收斂段緊靠著一喉道設(shè)置旁路通道，該旁路通道的進(jìn)口面向噴管本體內(nèi)流道的流體入口設(shè)置，而旁路通道的出口位于第一喉道處。因此，本發(fā)明在雙喉道噴管內(nèi)安裝了旁路通道，從而改變雙喉道噴管內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，使噴管出流實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生并維持矢量偏轉(zhuǎn)；另外，本發(fā)明產(chǎn)生推力矢量的同時(shí)，帶來(lái)的流動(dòng)損失很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。不影響噴管無(wú)矢量偏轉(zhuǎn)正常工作時(shí)的各項(xiàng)性能。
文檔編號(hào)F02K1/38GK102434315SQ201110384288
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者于洋, 伏宇, 廖華琳, 徐驚雷, 李明, 莫建偉, 顧瑞, 黃順洲 申請(qǐng)人:中國(guó)燃?xì)鉁u輪研究院, 南京航空航天大學(xué)