CN103423030A - 一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构 - Google Patents

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Abstract

一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，包括塞锥前段、塞锥后段、支撑架、作动筒、转杆、连杆和作动筒；其中：塞锥前段和塞锥后段组成中心锥结构，塞锥前段和塞锥后段接触位置的型面为同心球面，两者之间通过垂直于喷管轴线的转动副连接，且连接转动副过塞锥前段和塞锥后段的同心球面，用于实现喷管燃气流的矢量调节，同时起到对前端热端构件的遮挡；支撑架作为塞锥前段和塞锥后段组成的中心锥结构的支撑构件，将中心锥连接在喷管的筒体上，中心锥在全向360°范围内的矢量转动。本发明的优点：具有结构简单、运动构件少，能够有效减小传统的轴对称塞式喷管外廓尺寸，实现轴对称喷管的全向矢量调节。

Description

一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构
技术领域
本发明涉及航空发动机喷管领域，特别涉及了一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构。
背景技术
传统的轴对称塞式喷管的中心锥是通过固定连接方式连接在喷管的筒体上，而矢量调节的实现将筒体设计为前后两个球面段，通过作动系统及连接机构驱动后段球面段实现矢量调节，此种结构的喷管外廓尺寸较大，重量较重，对于外廓尺寸要求严格的发动机不容易实现；而传统的轴对称矢量喷管运动构件较多，控制规律较为复杂，而且由于没有中心锥对前端热端构件的遮挡，致使轴对称矢量喷管的红外隐身能力较低。为使传统的轴对称喷管具有良好的红外隐身能力，而又具有外廓尺寸小、重量轻的特点，需要设计一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构。
发明内容
本发明的目的是为了实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，具有结构简单、运动构件少，能够有效减小传统的轴对称塞式喷管外廓尺寸，实现轴对称喷管的全向矢量调节，特提供了一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构。
本发明提供了一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，包括塞锥前段1、塞锥后段2、支撑架3、第一作动筒4、转杆5、连杆6和第二作动筒7；
其中：塞锥前段1和塞锥后段2组成中心锥结构，塞锥前段1和塞锥后段2接触位置的型面为同心球面，两者之间通过垂直于喷管轴线的转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，用于实现喷管燃气流的矢量调节，同时起到对前端热端构件的遮挡；
支撑架3作为塞锥前段1和塞锥后段2组成的中心锥结构的支撑构件，将中心锥连接在喷管的筒体上，支撑架3尾端与塞锥前段1通过转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，前端与喷管筒体固定连接，塞锥前段1、塞锥后段2和支撑架3之间连接的转动副互相垂直，同时分别与喷管轴线垂直，组成万向节运动副，以实现中心锥在全向360°范围内的矢量转动；
第一作动筒4前端通过转动副连接在喷管的筒体上，后端通过转动副与转杆5一端连接，作为中心锥矢量偏转的驱动构件；转杆5前中段部位通过转动副连接在喷管的筒体上，另一端与连杆6的前端通过转动副连接；连杆6另一端通过转动副连接在塞锥前段1上；
第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构，第一作动筒4伸缩驱动转杆5绕前中段与喷管筒体之间连接的转动副转动，带动连杆6拉着塞锥前段1在一个平面内偏转；第一作动筒4、转杆5、连杆6以及喷管筒体之间相互连接的转动副相互平行；
第二作动筒7一端通过转动副与塞锥前段1连接，另一端通过转动副与塞锥后段2连接，作为实现塞锥前段1和塞锥后段2相对转动的驱动构件；
塞锥前段1、塞锥后段2和第二作动筒7组成另一个平面连杆滑块机构，机构所在平面与所有连接转动副均与第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构互相垂直。
塞锥前段1为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
塞锥后段2为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
所述的塞锥前段1位于塞锥后段2内侧或外侧。
支撑架3为空心结构，沿喷管中心对称面对称分布；用于从外侧引入中心锥的冷却气，同时用于安装第二作动筒7液压管路。
第二作动筒7位于塞锥前段1和塞锥后段2的内侧或外侧。
第二作动筒7外围设计有冷却防护罩。
本发明的优点：
本发明所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，具有结构简单、运动构件少，能够有效减小传统的轴对称塞式喷管外廓尺寸，实现轴对称喷管的全向矢量调节。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构主视图；
图2为实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构正等侧轴向视图；
图3为实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构工作原理图（一）；
图4为实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构工作原理图（二）。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，包括塞锥前段1、塞锥后段2、支撑架3、第一作动筒4、转杆5、连杆6和第二作动筒7；
其中：塞锥前段1和塞锥后段2组成中心锥结构，塞锥前段1和塞锥后段2接触位置的型面为同心球面，两者之间通过垂直于喷管轴线的转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，用于实现喷管燃气流的矢量调节，同时起到对前端热端构件的遮挡；
支撑架3作为塞锥前段1和塞锥后段2组成的中心锥结构的支撑构件，将中心锥连接在喷管的筒体上，支撑架3尾端与塞锥前段1通过转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，前端与喷管筒体固定连接，塞锥前段1、塞锥后段2和支撑架3之间连接的转动副互相垂直，同时分别与喷管轴线垂直，组成万向节运动副，以实现中心锥在全向360°范围内的矢量转动；
第一作动筒4前端通过转动副连接在喷管的筒体上，后端通过转动副与转杆5一端连接，作为中心锥矢量偏转的驱动构件；转杆5前中段部位通过转动副连接在喷管的筒体上，另一端与连杆6的前端通过转动副连接；连杆6另一端通过转动副连接在塞锥前段1上；
第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构，第一作动筒4伸缩驱动转杆5绕前中段与喷管筒体之间连接的转动副转动，带动连杆6拉着塞锥前段1在一个平面内偏转；第一作动筒4、转杆5、连杆6以及喷管筒体之间相互连接的转动副相互平行；
第二作动筒7一端通过转动副与塞锥前段1连接，另一端通过转动副与塞锥后段2连接，作为实现塞锥前段1和塞锥后段2相对转动的驱动构件；
塞锥前段1、塞锥后段2和第二作动筒7组成另一个平面连杆滑块机构，机构所在平面与所有连接转动副均与第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构互相垂直。
塞锥前段1为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
塞锥后段2为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
所述的塞锥前段1位于塞锥后段2内侧。
支撑架3为空心结构，沿喷管中心对称面对称分布；用于从外侧引入中心锥的冷却气，同时用于安装第二作动筒7液压管路。
第二作动筒7位于塞锥前段1和塞锥后段2的内侧。
第二作动筒7外围设计有冷却防护罩。
实施例2
本实施例提供了一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，包括塞锥前段1、塞锥后段2、支撑架3、第一作动筒4、转杆5、连杆6和第二作动筒7；
其中：塞锥前段1和塞锥后段2组成中心锥结构，塞锥前段1和塞锥后段2接触位置的型面为同心球面，两者之间通过垂直于喷管轴线的转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，用于实现喷管燃气流的矢量调节，同时起到对前端热端构件的遮挡；
支撑架3作为塞锥前段1和塞锥后段2组成的中心锥结构的支撑构件，将中心锥连接在喷管的筒体上，支撑架3尾端与塞锥前段1通过转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，前端与喷管筒体固定连接，塞锥前段1、塞锥后段2和支撑架3之间连接的转动副互相垂直，同时分别与喷管轴线垂直，组成万向节运动副，以实现中心锥在全向360°范围内的矢量转动；
第一作动筒4前端通过转动副连接在喷管的筒体上，后端通过转动副与转杆5一端连接，作为中心锥矢量偏转的驱动构件；转杆5前中段部位通过转动副连接在喷管的筒体上，另一端与连杆6的前端通过转动副连接；连杆6另一端通过转动副连接在塞锥前段1上；
第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构，第一作动筒4伸缩驱动转杆5绕前中段与喷管筒体之间连接的转动副转动，带动连杆6拉着塞锥前段1在一个平面内偏转；第一作动筒4、转杆5、连杆6以及喷管筒体之间相互连接的转动副相互平行；
第二作动筒7一端通过转动副与塞锥前段1连接，另一端通过转动副与塞锥后段2连接，作为实现塞锥前段1和塞锥后段2相对转动的驱动构件；
塞锥前段1、塞锥后段2和第二作动筒7组成另一个平面连杆滑块机构，机构所在平面与所有连接转动副均与第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构互相垂直。
所述的塞锥前段1位于塞锥后段2外侧。
支撑架3为空心结构，沿喷管中心对称面对称分布；用于从外侧引入中心锥的冷却气，同时用于安装第二作动筒7液压管路。
第二作动筒7位于塞锥前段1和塞锥后段2的外侧。
实施例3
本实施例提供了一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，包括塞锥前段1、塞锥后段2、支撑架3、第一作动筒4、转杆5、连杆6和第二作动筒7；
其中：塞锥前段1和塞锥后段2组成中心锥结构，塞锥前段1和塞锥后段2接触位置的型面为同心球面，两者之间通过垂直于喷管轴线的转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，用于实现喷管燃气流的矢量调节，同时起到对前端热端构件的遮挡；
支撑架3作为塞锥前段1和塞锥后段2组成的中心锥结构的支撑构件，将中心锥连接在喷管的筒体上，支撑架3尾端与塞锥前段1通过转动副连接，且连接转动副过塞锥前段1和塞锥后段2的同心球面，前端与喷管筒体固定连接，塞锥前段1、塞锥后段2和支撑架3之间连接的转动副互相垂直，同时分别与喷管轴线垂直，组成万向节运动副，以实现中心锥在全向360°范围内的矢量转动；
第一作动筒4前端通过转动副连接在喷管的筒体上，后端通过转动副与转杆5一端连接，作为中心锥矢量偏转的驱动构件；转杆5前中段部位通过转动副连接在喷管的筒体上，另一端与连杆6的前端通过转动副连接；连杆6另一端通过转动副连接在塞锥前段1上；
第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构，第一作动筒4伸缩驱动转杆5绕前中段与喷管筒体之间连接的转动副转动，带动连杆6拉着塞锥前段1在一个平面内偏转；第一作动筒4、转杆5、连杆6以及喷管筒体之间相互连接的转动副相互平行；
第二作动筒7一端通过转动副与塞锥前段1连接，另一端通过转动副与塞锥后段2连接，作为实现塞锥前段1和塞锥后段2相对转动的驱动构件；
塞锥前段1、塞锥后段2和第二作动筒7组成另一个平面连杆滑块机构，机构所在平面与所有连接转动副均与第一作动筒4、转杆5、连杆6和塞锥前段1组成平面连杆滑块机构互相垂直。
塞锥前段1为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
塞锥后段2为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
所述的塞锥前段1位于塞锥后段2外侧。
支撑架3为空心结构，沿喷管中心对称面对称分布；用于从外侧引入中心锥的冷却气，同时用于安装第二作动筒7液压管路。
第二作动筒7位于塞锥前段1和塞锥后段2的外侧。
第二作动筒7外围设计有冷却防护罩。

Claims (7)

1.一种实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，包括塞锥前段（1）、塞锥后段（2）、支撑架（3）、第一作动筒（4）、转杆（5）、连杆（6）和第二作动筒（7）；
其中：塞锥前段（1）和塞锥后段（2）组成中心锥结构，塞锥前段（1）和塞锥后段（2）接触位置的型面为同心球面，两者之间通过垂直于喷管轴线的转动副连接，且连接转动副过塞锥前段（1）和塞锥后段（2）的同心球面，用于实现喷管燃气流的矢量调节，同时起到对前端热端构件的遮挡；
支撑架（3）作为塞锥前段（1）和塞锥后段（2）组成的中心锥结构的支撑构件，将中心锥连接在喷管的筒体上，支撑架（3）尾端与塞锥前段（1）通过转动副连接，且连接转动副过塞锥前段（1）和塞锥后段（2）的同心球面，前端与喷管筒体固定连接，塞锥前段（1）、塞锥后段（2）和支撑架（3）之间连接的转动副互相垂直，同时分别与喷管轴线垂直，组成万向节运动副，以实现中心锥在全向360°范围内的矢量转动；
第一作动筒（4）前端通过转动副连接在喷管的筒体上，后端通过转动副与转杆（5）一端连接，作为中心锥矢量偏转的驱动构件；转杆（5）前中段部位通过转动副连接在喷管的筒体上，另一端与连杆（6）的前端通过转动副连接；连杆（6）另一端通过转动副连接在塞锥前段（1）上；
第一作动筒（4）、转杆（5）、连杆（6）和塞锥前段（1）组成平面连杆滑块机构，第一作动筒（4）伸缩驱动转杆（5）绕前中段与喷管筒体之间连接的转动副转动，带动连杆（6）拉着塞锥前段（1）在一个平面内偏转；第一作动筒（4）、转杆（5）、连杆（6）以及喷管筒体之间相互连接的转动副相互平行；
第二作动筒（7）一端通过转动副与塞锥前段（1）连接，另一端通过转动副与塞锥后段（2）连接，作为实现塞锥前段（1）和塞锥后段（2）相对转动的驱动构件；
塞锥前段（1）、塞锥后段（2）和第二作动筒（7）组成另一个平面连杆滑块机构，机构所在平面与所有连接转动副均与第一作动筒（4）、转杆（5）、连杆（6）和塞锥前段（1）组成平面连杆滑块机构互相垂直。
2.按照权利要求1所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：塞锥前段（1）为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
3.按照权利要求1所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：塞锥后段（2）为轴对称结构的中空结构，外形面为曲面。
4.按照权利要求1所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：所述的塞锥前段（1）位于塞锥后段（2）内侧或外侧。
5.按照权利要求1所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：支撑架（3）为空心结构，沿喷管中心对称面对称分布；用于从外侧引入中心锥的冷却气，同时用于安装第二作动筒（7）液压管路。
6.按照权利要求1所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：第二作动筒（7）位于塞锥前段（1）和塞锥后段（2）的内侧或外侧。
7.按照权利要求1所述的实现轴对称喷管全向矢量调节的塞锥机构，其特征在于：第二作动筒（7）外围设计有冷却防护罩。
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