帶隔板流體控制二元矢量噴管及其矢量推力產(chǎn)生和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種航空發(fā)動機或機動導(dǎo)彈用的帶隔板流體控制二元矢量噴管，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面的收斂段、喉道后面的擴(kuò)張段。擴(kuò)張段內(nèi)的安裝有隔板，處于隔板后的噴管橫壁開有可引入高壓氣體的孔/縫、以及噴管橫壁上設(shè)有用于隱埋隔板凸板的凹槽，隔板可以繞其安裝軸自由轉(zhuǎn)動，隔板與噴管壁內(nèi)壁面形成壓力空腔，控制引入高壓氣體的壓力大小，進(jìn)而控制壓力空腔內(nèi)氣體壓力大小，進(jìn)而控制隔板的轉(zhuǎn)動，最終使得主流實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)矢量推力；本發(fā)明實現(xiàn)矢量推力的同時，較一般流體控制法實現(xiàn)矢量推力的矢量效率大，隔板板無須機械驅(qū)動機構(gòu)，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單。
【專利說明】帶隔板流體控制二元矢量噴管及其矢量推力產(chǎn)生和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體控制帶隔板二元矢量噴管及其矢量推力產(chǎn)生和控制方法，其主要應(yīng)用于推力矢量航空發(fā)動機、機動導(dǎo)彈等所有需要矢量推力的推進(jìn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航發(fā)發(fā)動機對推力矢量的需求越來越大。如何有效的實現(xiàn)矢量推力是各國研究的一個熱點，流體控制法較傳統(tǒng)的機械式噴管有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕等優(yōu)點，但一般的流體控制法實現(xiàn)推力矢量，噴管需引入2.5%-10%主流流量的引氣(通常從壓氣機引氣)，改變主流噴出方向，其矢量效率(矢量角/引氣流量占主流流量的百分比)較小。為了盡可能的用少量引氣實現(xiàn)盡可能大的矢量推力，改進(jìn)矢量噴管，提高矢量效率具有很重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種能控制氣流噴出方向的二元矢量噴管。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種帶隔板流體控制二元矢量噴管，其特征在于包括噴管本體，以及安裝在噴管內(nèi)的隔板；
[0005]噴管本體的內(nèi)流道包括:噴管收縮段、噴管喉道、噴管擴(kuò)張段，其中，噴管收縮段、噴管喉道、噴管擴(kuò)張段順序連接；
[0006]隔板，其安裝于噴管擴(kuò)張段內(nèi)，用于與噴管壁內(nèi)面形成壓力空腔，并通過所述隔板的轉(zhuǎn)動改變主流流動的方向產(chǎn)生矢量推力。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，提供了基于上述帶隔板流體控制二元矢量噴管的矢量推力產(chǎn)生和控制方法，其特征在于包括:
[0008]當(dāng)不需要矢量推力時，停止引氣，從而使隔板在噴管內(nèi)的主流的壓力作用下，并使隔板底板貼合在噴管的內(nèi)壁面上，從而使噴管與普通噴管無異；
[0009]當(dāng)需要推力矢量時，開啟引氣，使高壓氣體經(jīng)孔/縫引入，使隔板轉(zhuǎn)動從而與噴管壁面形成壓力空腔，由此改變主流的噴出流向，實現(xiàn)推力矢量角。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的流體控制帶隔板二元矢量噴管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的流體控制帶隔板二元矢量噴管內(nèi)的隔板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是圖1所示的本發(fā)明實施例的流體控制帶隔板二元矢量噴管出口平面示意圖。
[0013]圖4是圖3所示的本發(fā)明實施例的流體控制帶隔板二元矢量噴管的立體示意圖。
[0014]附圖標(biāo)號:[0015]噴管收縮段1、噴管橫壁2、噴管喉道3、噴管擴(kuò)張段4、孔/縫5、噴管與隔板形成的壓力空腔6、凹槽7、隔板8、隔板安裝軸9、隔板凸板10、隔板底板11，噴管縱壁12。
【具體實施方式】
[0016]為了實現(xiàn)噴管噴出氣流轉(zhuǎn)向，如圖1和3所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種流體控制帶隔板二元矢量噴管包括:
[0017]噴管本體的內(nèi)流道，包括喉道前部收縮段1、噴管喉道3、噴管擴(kuò)張段4，其中，噴管收縮段1、噴管喉道3、噴管擴(kuò)張段4、順序連接；
[0018]噴管擴(kuò)張段4內(nèi)安裝可自由轉(zhuǎn)動的隔板8，隔板8的安裝軸9的兩端安裝在噴管縱壁12 (圖3)上，整個安裝軸緊靠噴管橫壁2處的噴管內(nèi)壁面。隔板8與噴管橫壁的內(nèi)壁面之間可形成壓力空腔6 ;
[0019]設(shè)置在壓力空腔6所在范圍內(nèi)的噴管壁面上可引入高壓氣體的孔/縫5。
[0020]圖4是圖3所示的本發(fā)明實施例的流體控制帶隔板二元矢量噴管的立體示意圖。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的實施例，如圖1和2所示，上述流體控制帶隔板二元矢量噴管還包括:設(shè)置在噴管擴(kuò)張段4的壁面上的、用于隱埋隔板凸板10的凹槽7。
[0022]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，隔板8具有大體T形的外形，并包括:安裝軸9，隔板8可繞安裝軸9自由轉(zhuǎn)動；隔板凸板10 ;隔板底板11。
[0023]當(dāng)不需要矢量推力時，停止引氣。由于噴管內(nèi)的主流有較高的壓力，隔板8受到到噴管內(nèi)的主流的壓力，隔板凸板10自行插入噴管壁面上的凹槽7，隔板底板11貼合在噴管的內(nèi)壁面上，此時噴管與普通噴管無異。當(dāng)需要推力矢量時，開啟引氣，高壓氣體經(jīng)孔/縫5引入，使隔板8轉(zhuǎn)動從而與噴管壁面形成壓力空腔6，由此改變主流的噴出流向，實現(xiàn)推力矢量角。在隔板凸板10完全脫離凹槽7前，因為壓力空腔6是封閉的，高壓引氣不能流出，理論上引氣流量為零即可產(chǎn)生矢量推力；當(dāng)進(jìn)一步提高引氣壓力，隔板轉(zhuǎn)角變大，使隔板凸板10完全脫離凹槽7時，壓力空腔6不再封閉，高壓氣體從壓力空腔6流出，形成次流。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的實施例，通過開啟和/或關(guān)閉噴管上側(cè)和下側(cè)的引氣，實現(xiàn)噴管內(nèi)主流向上或者向下偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生向上或者向下的矢量推力，控制引氣壓力的大小來控制推力矢量角的大小。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點包括:
[0026]本發(fā)明為安裝在航空發(fā)動機上的矢量噴管，其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、不引起或者引氣很小的情況下即可獲得較大的矢量推力，矢量量效率高等優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.一種帶隔板流體控制二元矢量噴管，其特征在于包括噴管本體，以及安裝在噴管內(nèi)的隔板； 噴管本體的內(nèi)流道包括:噴管收縮段(1)，噴管喉道(3)，噴管擴(kuò)張段(4)，其中，噴管收縮段(I)、噴管喉道(3 )、噴管擴(kuò)張段(4 )順序連接； 隔板(8)，其安裝于噴管擴(kuò)張段(4)內(nèi)，用于與噴管壁的壁面形成壓力空腔(6)，并通過所述隔板的轉(zhuǎn)動改變主流流動的方向產(chǎn)生矢量推力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的帶隔板流體控制二元矢量噴管，其特征在于所述隔板包括: 安裝軸(9)，隔板可繞安裝軸(9)自由轉(zhuǎn)動； 隔板凸板(10)； 隔板底板(11); 其中 所述噴管壁包括噴管橫壁(2 )和噴管縱壁(12 )， 安裝軸(9)的兩端安裝在噴管縱壁(12)上，整個安裝軸緊靠噴管橫壁(2)處的噴管內(nèi)壁面， 隔板(8)與噴管橫壁的 內(nèi)壁面之間可形成所述壓力空腔(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的帶隔板流體控制二元矢量噴管，其特征在于:在所述噴管擴(kuò)張段(4)隔板(8)后方的噴管橫壁(2)上開有孔/縫(5)，用于引入高壓氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的帶隔板流體控制二元矢量噴管，其特征在于:所述的噴管壁壁面與隔板可形成一個壓力空腔(6)，高壓氣體可經(jīng)過權(quán)利2所述的噴管橫壁(2)上開的孔/縫(5)引入壓力空腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的帶隔板流體控制二元矢量噴管，其特征在于進(jìn)一步包括: 在所述噴管擴(kuò)張段(4)隔板(8)上方的噴管壁面上設(shè)置的凹槽(7)，其中，當(dāng)沒有引入所述高壓氣體或者引入的所述高壓氣體的壓力較小時，隔板凸板(10)插入凹槽(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的帶隔板流體控制二元矢量噴管，其特征在于:所述隔板(8)、孔/縫(5)、凹槽(7)各有兩個，分別被設(shè)置在噴管的上側(cè)與下側(cè)。
7.基于根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶隔板流體控制二元矢量噴管的矢量推力產(chǎn)生和控制方法，其特征在于包括: 當(dāng)不需要矢量推力時，停止引氣，從而使隔板(8)在噴管內(nèi)的主流的壓力作用下，并使隔板底板(11)貼合在噴管的內(nèi)壁面上，從而使噴管與普通噴管無異； 當(dāng)需要推力矢量時，開啟引氣，使高壓氣體經(jīng)孔/縫(5)引入，使隔板(8)轉(zhuǎn)動從而與噴管壁面形成壓力空腔(6)，由此改變主流的噴出流向，實現(xiàn)推力矢量角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于: 所述帶隔板流體控制二元矢量噴管進(jìn)一步包括在所述噴管擴(kuò)張段(4)隔板(8)上方的噴管壁面上設(shè)置的凹槽(7)，其中，當(dāng)沒有引入所述高壓氣體或者引入的所述高壓氣體的壓力較小時，隔板凸板(10)插入凹槽(7), 且其中 在隔板凸板(10)完全脫離凹槽(7)前，由于壓力空腔(6)是封閉的，所述引氣不能流出，所以即使在引氣流量趨于零時也可產(chǎn)生矢量推力； 當(dāng)引氣的壓力提高而使隔板轉(zhuǎn)角變大，至隔板凸板(10)完全脫離凹槽(7)時，壓力空腔(6 )不再封閉，所述弓丨氣從壓力空腔6流出，形成次流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于 在所述帶隔板流體控制二元矢量噴管中，所述隔板(8)、孔/縫(5)、凹槽(7)各有兩個，分別被設(shè)置在噴管的上側(cè)與下側(cè)， 其中 通過開啟和/或關(guān)閉噴管上側(cè)和下側(cè)的引氣，實現(xiàn)噴管內(nèi)主流向上或者向下偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生向上或者向下的 矢量推力，控制引氣壓力的大小來控制推力矢量角的大小。
【文檔編號】F02K1/00GK103437911SQ201310397665
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】馬偉, 杜剛 申請人:北京航空航天大學(xué)