CN102434315B - 旁路式双喉道无源矢量喷管 - Google Patents
旁路式双喉道无源矢量喷管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102434315B CN102434315B CN201110384288.3A CN201110384288A CN102434315B CN 102434315 B CN102434315 B CN 102434315B CN 201110384288 A CN201110384288 A CN 201110384288A CN 102434315 B CN102434315 B CN 102434315B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- throat
- bypass
- bypass channel
- venturi
- spout body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 26
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 210000000867 larynx Anatomy 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种旁路式双喉道无源矢量喷管，包括喷管本体，该喷管本体的内流道包括顺序连接的喉道前部收敛段、旁路凸块、一喉道、二喉道前部扩张收敛段、喉道凹腔以及二喉道，所述喉道前部收敛段紧靠着一喉道设置旁路通道，该旁路通道的进口面向喷管本体内流道的流体入口设置，而旁路通道的出口位于第一喉道处。因此，本发明在双喉道喷管内安装了旁路通道，从而改变双喉道喷管内的流动结构，使喷管出流实现偏转，即产生并维持矢量偏转；另外，本发明产生推力矢量的同时，带来的流动损失很小，结构简单。不影响喷管无矢量偏转正常工作时的各项性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种旁路式双喉道无源矢量喷管，主要应用于推力矢量航空发动机、高机动导弹等所有需要矢量推力的推进系统。
背景技术
随着科学技术的发展，航空发动机对推力矢量的需求越来越大。如何有效的产生矢量推力是各国研究的一个热点。常规有源二次射流的双喉道气动矢量喷管的二次流的引入量一般是主流的3％－10％，并且需要一个高压气源（通常从压气机引气），即使不考虑引气对发动机推力造成的损失，仅引气管路的设计和布置，对航空发动机来说也是一个非常复杂的问题。因此开发一种结构简单的无源矢量喷管具有很强的实用价值。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种旁路式双喉道无源矢量喷管，其在双喉道喷管内安装了旁路通道，从而改变双喉道喷管内的流动结构，使喷管出流实现偏转。
为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：
一种旁路式双喉道无源矢量喷管，包括喷管本体，该喷管本体的内流道包括顺序连接的喉道前部收敛段、一喉道、二喉道前部扩张收敛段、喉道凹腔以及二喉道，所述喉道前部收敛段紧靠着一喉道设置旁路通道，该旁路通道的进口面向喷管本体内流道的流体入口设置，而旁路通道的出口位于第一喉道处，且旁路通道出口的轴线与喉道平面平行或者旁路通道出口的轴线与喷管本体内流道的气流流向成20°至160°。
所述旁路通道的进口、出口均分别对应地配设有进口挡片、出口挡片；且出口挡片与进口挡片均分别与动力驱动装置连接；在动力驱动装置的动力输出作用下，进口挡片与旁路通道的进口之间开度可调，同样地，出口挡片与旁路通道的出口之间开度可调。
所述的旁路通道进口的高度为喉道高度的5%-50%；所述旁路通道出口的高度为喉道高度的5%-50%；所述旁路通道的轴向长度为喉道高度的50%-200%。
所述喷管本体为二元式双喉道喷管；旁路通道通过横向地设置于喷管本体内流道的旁路凸块形成，该旁路凸块与喷管本体轴线相垂直的两端面分别与喷管本体的内流道焊接固定。
所述喷管本体为轴对称式双喉道喷管；旁路通道通过与喷管本体内流道同轴设置的旁路凸块形成，所述旁路凸块的内部沿轴线开设流道，而旁路凸块的外缘周向均布凸肋，凸肋均分别与喷管本体内流道壁面焊接。
根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：
1、本发明所述的旁路通道系统根据发动机实际工作需要，自动调节上下两侧的旁路进出口截面挡片，主流中近壁面处部分未膨胀的高压气流将与主流核心分离，通过旁路入口进入旁路管段。根据亚声速可压缩气流的流动规律，主流在收缩段内加速降压。因此上游喉道处的压力必然会低于收缩段入口的压力。由于旁路的出口压力低于入口压力，旁路气流会膨胀加速，在出口形成高速射流，与主流发生剪切作用。由于旁路气流与主流的剪切会生成剪切涡。在向下游的运动中，由于下游喉道与上游喉道面积相等，主流并不会膨胀加速，而是维持先前流动速度和压力。此时，剪切涡在向下游的运动中，并未受到主流的扩张排挤，相反，在凹腔结构中涡的运动反而得到了有利发展。后续次流将与主流冲击融合，在凹腔涡和主流间形成一层滑流面。从而到达了产生并维持矢量偏转的效果。
2、本发明产生推力矢量的同时，带来的流动损失很小，结构简单。不影响喷管无矢量偏转正常工作时的各项性能。
附图说明
图1是本发明所述旁路式双喉道无源矢量喷管的结构示意图；
图2是本发明应用于二元式双喉道喷管的结构示意图；
图3是本发明应用于轴对称式双喉道喷管的结构示意图；
其中：喉道前部收敛段1、旁路通道进口2、旁路通道3、旁路通道出口4、一喉道5、二喉道前部扩张收敛段6、喉道凹腔7、二喉道8、旁路凸块9。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图。以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
实施例1
如图1和图2所示，其是本发明应用于二元式双喉道喷管的结构示意图，本发明在现有的二元式双喉道喷管中，增加了一个旁路通道系统，即本发明所述的旁路式双喉道无源矢量喷管，包括喷管本体，该喷管本体的内流道包括顺序连接的喉道前部收敛段、一喉道、二喉道前部扩张收敛段、喉道凹腔以及二喉道，所述喉道前部收敛段紧靠着一喉道设置旁路通道，该旁路通道通过横向地设置于喷管本体内流道的旁路凸块形成，该旁路凸块与喷管本体轴线相垂直的两端面分别与喷管本体的内流道焊接固定；所述旁路通道的进口面向喷管本体内流道的流体入口设置，而旁路通道的出口位于第一喉道处。旁路通道对进出口的开设位置有严格要求，而对具体形状没有要求，旁路通道的出口角度可以平行于一喉道平面，也可以与之在喷管流动方向成20°至160°。
故所述旁路通道进口位于第一喉道前部喷管收敛段内并面向喷管来流方向设置；所述旁路通道出口位于第一喉道处，方向与发动机轴向成一定角度设置。所述的旁路通道3为一等截面或变截面弯曲通道。所述的旁路通道进口2高度为喉道高度的5%-50%。所述的旁路通道出口4宽度为喉道高度的5%-50%。所述的旁路通道3轴向的长度，为喉道高度的50%-200%。
另外，为调节旁路通道进口、出口的开度，本发明在旁路通道的进口、出口均分别对应地配设有进口挡片、出口挡片；且出口挡片与进口挡片均分别与动力驱动装置连接；在动力驱动装置的动力输出作用下，进口挡片与旁路通道的进口之间开度可调，同样地，出口挡片与旁路通道的出口之间开度可调。本发明中，所述的出口挡片以可滑动的方式与旁路通道出口连接，则通过平行移动出口挡片，实现出口挡片与旁路通道出口的开度调节。而进口挡片与旁路通道进口之间的连接方式可以参照上述的出口挡片与旁路通道出口两者的连接方式。在进口、出口挡片关闭时，旁路式双喉道道无源矢量喷管即回到普通的双喉喷管构型。
因此本发明更具实际发动机推力矢量的需要，自动调节进出口挡片的开度，使部分主流气流由旁路通道进入到一喉道处。由于旁路通道流出的气流与喷管主流的剪切，必然会生成剪切涡。在向下游的运动中，由于二喉道与一喉道面积相等，主流并不会膨胀加速，而是维持先前流动速度和压力。此时，剪切涡在向下游的运动中，并未受到主流的扩张排挤，相反，在喉道凹腔7中涡的运动反而得到了有利发展。后续次流将与主流冲击融合，在凹腔涡和主流间形成一层滑流面。从而到达了产生并维持矢量偏转的效果。
实施例2
如图1和3所示，其是本发明应用于轴对称式双喉道喷管的结构示意图，本发明在现有的轴对称式双喉道喷管中，增加了一个旁路通道系统，该旁路通道的安装位置、旁路通道的进口高度、旁路通道的出口高度及其宽度、旁路通道的轴向长度均与实施例1中一致。只是本实施例中旁路通道的形成方式与实施例1不同。具体如下：
本发明通过在喷管本体内流道靠近一喉道的位置设置旁路凸块以形成旁路通道，所述旁路凸块的内部沿轴线开设流道，而旁路凸块的外缘周向均布凸肋，凸肋均分别与喷管本体内流道壁面焊接，在进口、出口挡片关闭时，旁路式双喉道道无源矢量喷管即回到普通的双喉喷管构型。
因此本发明更具实际发动机推力矢量的需要，自动调节进出口挡片的开度，使部分主流气流由旁路通道进入到一喉道处。由于旁路通道流出的气流与喷管主流的剪切，必然会生成剪切涡。在向下游的运动中，由于二喉道与一喉道面积相等，主流并不会膨胀加速，而是维持先前流动速度和压力。此时，剪切涡在向下游的运动中，并未受到主流的扩张排挤，相反，在喉道凹腔7中涡的运动反而得到了有利发展。后续次流将与主流冲击融合，在凹腔涡和主流间形成一层滑流面。从而到达了产生并维持矢量偏转的效果。
Claims (5)
1.一种旁路式双喉道无源矢量喷管，包括喷管本体，该喷管本体的内流道包括顺序连接的喉道前部收敛段、一喉道、二喉道前部扩张收敛段、喉道凹腔以及二喉道，其特征在于，所述喉道前部收敛段紧靠着一喉道设置旁路通道，该旁路通道的进口面向喷管本体内流道的流体入口设置，而旁路通道的出口位于一喉道处，且旁路通道出口的轴线与喉道平面平行或者旁路通道出口的轴线与喷管本体内流道的气流流向成20°至160°。
2.根据权利要求1所述旁路式双喉道无源矢量喷管，其特征在于：所述旁路通道的进口、出口均分别对应地配设有进口挡片、出口挡片；且出口挡片与进口挡片均分别与动力驱动装置连接；在动力驱动装置的动力输出作用下，进口挡片与旁路通道的进口之间开度可调，同样地，出口挡片与旁路通道的出口之间开度可调。
3.根据权利要求1所述所述旁路式双喉道无源矢量喷管，其特征在于：所述的旁路通道进口的高度为喉道高度的5%-50%；所述旁路通道出口的高度为喉道高度的5%-50%；所述旁路通道的轴向长度为喉道高度的50%-200%。
4.根据权利要求1所述旁路式双喉道无源矢量喷管，其特征在于：所述喷管本体为二元式双喉道喷管；旁路通道通过横向地设置于喷管本体内流道的旁路凸块形成，该旁路凸块与喷管本体轴线相垂直的两端面分别与喷管本体的内流道焊接固定。
5.根据权利要求1所述旁路式双喉道无源矢量喷管，其特征在于：所述喷管本体为轴对称式双喉道喷管；旁路通道通过与喷管本体内流道同轴设置的旁路凸块形成，所述旁路凸块的内部沿轴线开设流道，而旁路凸块的外缘周向均布凸肋，凸肋均分别与喷管本体内流道壁面焊接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110384288.3A CN102434315B (zh) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | 旁路式双喉道无源矢量喷管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110384288.3A CN102434315B (zh) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | 旁路式双喉道无源矢量喷管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102434315A CN102434315A (zh) | 2012-05-02 |
| CN102434315B true CN102434315B (zh) | 2014-05-28 |
Family
ID=45982608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110384288.3A Expired - Fee Related CN102434315B (zh) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | 旁路式双喉道无源矢量喷管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102434315B (zh) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103291495B (zh) * | 2013-05-21 | 2016-04-06 | 南京航空航天大学 | 超声速/高超声速飞行器发动机过膨胀喷管旁路式装置 |
| CN103423023A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-04 | 西北工业大学 | 一种脉冲爆震发动机二元收敛扩张喷管 |
| CN103423031A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-04 | 西北工业大学 | 一种脉冲爆震发动机尾喷管 |
| CN103899432A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-02 | 西北工业大学 | 一种改进的具有两股二次流喷射气动矢量喷管结构 |
| CN104295404B (zh) * | 2014-08-22 | 2016-06-15 | 南京航空航天大学 | 二元流体式推力矢量动力装置 |
| CN104863749B (zh) * | 2015-03-27 | 2017-01-18 | 南京航空航天大学 | 具有反推功能的旁路式无源双喉道矢量喷管 |
| CN104847529B (zh) * | 2015-03-27 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 基于新型气动矢量喷管的三自由度矢量推力系统 |
| CN105134407B (zh) * | 2015-08-20 | 2017-08-01 | 南京航空航天大学 | 具有垂直起降功能的喉道偏移式气动矢量喷管及控制方法 |
| CN105443268B (zh) * | 2015-11-26 | 2017-07-18 | 南京航空航天大学 | 具有流量调节功能的旁路式无源双喉道气动矢量喷管及控制方法 |
| CN106837601B (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-24 | 南京航空航天大学 | 带有侧向膨胀的喉道偏移式气动矢量喷管 |
| CN107387260B (zh) * | 2017-06-30 | 2019-08-13 | 南京航空航天大学 | 具有滑动式开关的旁路式无源气动矢量喷管及其滑动式开关的设计方法 |
| CN107618654B (zh) * | 2017-08-03 | 2021-03-30 | 南京航空航天大学 | 飞行器姿态控制系统及其控制方法、控制喷嘴 |
| CN107618661B (zh) * | 2017-08-09 | 2021-03-02 | 南京航空航天大学 | 基于喉道偏移式气动矢量喷管的短距垂直起降飞行器 |
| CN112776966B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-07-29 | 南京航空航天大学 | 基于流体矢量喷管的船舶推进系统及其推进方法 |
| CN115075981A (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种采用流动控制的推力矢量喷管 |
| CN113107701B (zh) * | 2021-04-28 | 2022-02-22 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种可调的喷管结构 |
| CN113464310B (zh) * | 2021-06-16 | 2022-06-14 | 南京航空航天大学 | 一种无源被动二次流多轴耦合推力矢量喷管 |
| CN113371178B (zh) * | 2021-07-13 | 2023-04-07 | 上海交通大学 | 基于振荡射流的法向流推力矢量喷管控制装置及飞行器 |
| CN113982777B (zh) * | 2021-11-10 | 2023-03-28 | 南京航空航天大学 | 一种可线性化控制的双喉道气动矢量喷管 |
| CN115653782B (zh) * | 2022-10-13 | 2024-05-03 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 基于涡扇发动机双腔体结构的隐身喷管结构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1046019A (zh) * | 1989-04-11 | 1990-10-10 | 通用电气公司 | 偏航方向推力转向喷口 |
| CN101782026A (zh) * | 2010-02-08 | 2010-07-21 | 北京航空航天大学 | 一种扩张段注气式扩张型双喉道喷管 |
| CN101787937A (zh) * | 2010-02-08 | 2010-07-28 | 北京航空航天大学 | 一种多孔壁扩张型双喉道喷管 |
-
2011
- 2011-11-28 CN CN201110384288.3A patent/CN102434315B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1046019A (zh) * | 1989-04-11 | 1990-10-10 | 通用电气公司 | 偏航方向推力转向喷口 |
| CN101782026A (zh) * | 2010-02-08 | 2010-07-21 | 北京航空航天大学 | 一种扩张段注气式扩张型双喉道喷管 |
| CN101787937A (zh) * | 2010-02-08 | 2010-07-28 | 北京航空航天大学 | 一种多孔壁扩张型双喉道喷管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102434315A (zh) | 2012-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102434315B (zh) | 旁路式双喉道无源矢量喷管 | |
| CN108195544B (zh) | 一种脉冲型风洞串列喷管 | |
| CN104632411B (zh) | 采用二元变几何方式的内乘波型涡轮基组合动力进气道 | |
| CN105443268A (zh) | 具有流量调节功能的旁路式无源双喉道气动矢量喷管及控制方法 | |
| CN107013367B (zh) | 涡轮基双燃烧室冲压组合循环发动机 | |
| CN112035952B (zh) | 一种模拟飞行器外流的引射喷管实验装置的设计方法 | |
| CN103437911B (zh) | 带隔板流体控制二元矢量喷管及其矢量推力产生和控制方法 | |
| JP6514463B2 (ja) | 小型ガスタービン入口の入口ブリード熱交換システム、および関連する方法 | |
| CN108168832A (zh) | 一种提高管风洞试验雷诺数的喉道结构 | |
| RU2015131056A (ru) | Повышение энергетической эффективности турбин | |
| CN104772239B (zh) | 超音速菊花型喷嘴及安装有该喷嘴的气体喷射式真空泵 | |
| CA2879892C (en) | Cooling system and method for supplying a cooling gas flow | |
| RU2007115878A (ru) | Выпускной коллектор для рабочих газов, образующий колено, в летательном аппарате, способ осуществления работы выпускного коллектора и газотурбинный двигатель, содержащий указанный коллектор | |
| CN103899433A (zh) | 一种新型激波控制推力矢量喷管结构 | |
| CN107013334A (zh) | 一种双燃烧室超燃冲压发动机进气道及进气控制方法 | |
| CN104847529A (zh) | 基于新型气动矢量喷管的三自由度矢量推力系统 | |
| CN108561242A (zh) | 一种基于平移运动的短距起降型喉道偏移式气动矢量喷管 | |
| CN106837601B (zh) | 带有侧向膨胀的喉道偏移式气动矢量喷管 | |
| US10378477B2 (en) | Nozzle for jet engines | |
| US20150048177A1 (en) | Exhaust nozzle and method for changing exhaust flow path | |
| CA2861181C (en) | Methods and apparatus for passive thrust vectoring and plume deflection | |
| CN105464838B (zh) | 用于被动推力导向和羽流偏转的方法和装置 | |
| CN113107611B (zh) | 基于双喉道气动矢量喷管的涡轮叶片尾缘冷却结构及其尾迹控制方法 | |
| US10781756B2 (en) | Active tip clearance control system for gas turbine engine | |
| JP2014528534A (ja) | ノズル構造体およびノズル構造体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140528 Termination date: 20171128 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |