CN109356747A - 一种喉径可调的冲压发动机喷管 - Google Patents

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付莉莉
黄雪刚
杨磊
杨立博
任加万
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Abstract

本发明涉及一种发动机喷管，针对现有活塞式作动筒驱动机构及刚性连接杆占用空间大，导致冲压发动机的空间尺寸难以进一步缩小的不足，提供一种喉径可调的冲压发动机喷管。喷管包括喷管壳体、固定收敛段、可调收敛段、可调扩张段和固定扩张段；可调收敛段包括多个可调收敛片，可调扩张段包括多个可调扩张片；喷管壳体内壁沿周向均匀分布多个齿轮链条机构，齿轮链条机构包括驱动装置、驱动齿轮和链条；驱动装置固定安装在喷管壳体内壁；驱动齿轮设置在驱动装置的输出端，驱动齿轮的轴线与喷管壳体的轴线垂直；链条搭设在驱动齿轮上并与驱动齿轮啮合；链条的一端与可调收敛段的可调收敛片固连，另一端与可调扩张段的可调扩张片固连。

Description

一种喉径可调的冲压发动机喷管
技术领域
本发明涉及一种发动机喷管，具体涉及一种喉径可调的冲压发动机喷管。
背景技术
液体亚燃冲压发动机中，通过调节喷管喉径而调节发动机各截面参数，最大限度优化和提高发动机性能。可调喷管通常由周向间隔均布的多个可调收敛片，可调扩张片组成，通过同步调节可调收敛片达到调节喉径的目的。
如图1所示的一种现有冲压发动机可调喷管，包括喷管壳体0、依次设置在喷管壳体内的固定收敛段1、可调收敛段2、可调扩张段3和固定扩张段4。
可调收敛段2的两端分别通过铰链与固定收敛段1及可调扩张段3相连；
喷管各个管段与喷管壳体之间的可调喷管环腔内设置活塞式作动筒5，活塞式作动筒5尾部与喷管壳体0固连；活塞式作动筒5的活塞杆头部与同步环6一端固连，同步环6的另一端与连接杆或推拉杆7的一端铰接；连接杆或推拉杆7的另一端与可调收敛段2中部铰接。该喷管可通过控制活塞式作动筒5动作，调节喷管喉径。
但是，这种可调喷管由于采用活塞式作动筒驱动机构及刚性连接杆，需要较大的空间，导致冲压发动机的空间尺寸难以进一步缩小。
发明内容
本发明的目的是针对现有活塞式作动筒驱动机构及刚性连接杆占用空间大，导致冲压发动机的空间尺寸难以进一步缩小的不足，提供一种喉径可调的冲压发动机喷管。
为实现上述目的，本发明提供一种喉径可调的冲压发动机喷管，包括喷管壳体、沿喷管壳体轴线依次设置在喷管壳体内的固定收敛段、可调收敛段、可调扩张段和固定扩张段；可调收敛段包括多个可调收敛片，可调扩张段相应包括多个可调扩张片；其特殊之处在于，对应所述多个可调收敛片和可调扩张片，喷管壳体内壁沿周向均匀分布多个齿轮链条机构，所述齿轮链条机构包括驱动装置、驱动齿轮和链条；驱动装置固定安装在喷管壳体内壁；驱动齿轮设置在驱动装置的输出端，驱动齿轮的轴线与喷管壳体的轴线垂直；链条搭设在驱动齿轮上并与驱动齿轮啮合；链条的一端与可调收敛段的可调收敛片采用铰链连接，另一端与可调扩张段的可调扩张片采用铰链连接。通过多个齿轮链条机构的同步转动，带动链条移动，从而同步调整可调收敛段多个可调收敛片和可调扩张段多个可调扩张片的位置，实现调节喷管喉径。
进一步地，每个上述齿轮链条机构还包括两条绳索；上述链条一端通过其中一条绳索与可调收敛片固连，链条的另一端通过另一条绳索与可调扩张片固连。
进一步地，上述绳索采用钢丝绳。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。
进一步地，上述驱动装置采用伺服电机。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明提供的可调发动机喷管通过链条式可调喷管传动机构，变刚性推拉杆为柔性链条。通过调节关键结构点位置，能够找到满足设计条件的结构点。该构型结构简单，能够适用于小结构尺寸发动机的需求。
2、本发明提供的可调发动机喷管由于结构简单，控制灵活，可大量运用于现有冲压发动机及相近的航空发动机上。
3、本发明采用的齿轮链条机构远离喷管轴线，有利于齿轮设计和齿轮热防护，使齿轮链条机构具有更长的使用寿命。
附图说明
图1是传统发动机可调喷管局部结构示意图；
图2是本发明冲压发动机喷管一个实施例的局部结构示意图；
图3是本发明冲压发动机喷管另一个实施例的局部结构示意图。
图1中各标号的说明如下：
0—喷管壳体；
1—固定收敛段、2—可调收敛段、3—可调扩张段、4—固定扩张段，
5—活塞式作动筒、6—同步环、7—连接杆或称推拉杆。
图2中各标号的说明如下：
10—喷管壳体；
11—固定收敛段、12—可调收敛段、13—可调扩张段、14—固定扩张段，
15—驱动齿轮、16—链条，17—绳索。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图2所示，本实施例提供一种喉径可调的冲压发动机喷管，包括喷管壳体10、沿喷管壳体10轴线依次设置在喷管壳体10内的固定收敛段11、可调收敛段12、可调扩张段13和固定扩张段14；可调收敛段12包括12个可调收敛片，可调扩张段13相应包括12个可调扩张片。
对应12个可调收敛片和可调扩张片，喷管壳体10内壁沿周向均匀分布12个齿轮链条机构，齿轮链条机构包括驱动装置、驱动齿轮15和链条16；
驱动装置采用伺服电机，驱动装置固定安装在喷管壳体10内壁C点；驱动齿轮15设置在驱动装置的输出端，驱动齿轮15的轴线与喷管壳体10的轴线垂直；链条16搭设在驱动齿轮15上并与驱动齿轮15啮合；链条16的一端与可调收敛段12的可调收敛片铰接在A点，另一端与可调扩张段13的可调扩张片铰接在B点，通过调节A、B、C位置，可实现喷管调节过程中链条长度不变或变化较小，使长度变化满足传动结构预紧范围要求。
通过多个齿轮链条机构的同步转动，带动链条16移动，从而同步调整可调收敛段12个可调收敛片和可调扩张段13个可调扩张片的位置，实现调节喷管喉径。
实施例二
如图3所示，本实施例提供一种喉径可调的冲压发动机喷管，包括喷管壳体10、沿喷管壳体10轴线依次设置在喷管壳体10内的固定收敛段11、可调收敛段12、可调扩张段13和固定扩张段14；可调收敛段12包括12个可调收敛片，可调扩张段13相应包括12个可调扩张片。
对应12个可调收敛片和可调扩张片，喷管壳体10内壁沿周向均匀分布12个齿轮链条机构，每个齿轮链条机构包括驱动装置、驱动齿轮15、链条16和两条绳索17，绳索17采用钢丝绳。
驱动装置采用伺服电机，驱动装置固定安装在喷管壳体10内壁C点；驱动齿轮15设置在驱动装置的输出端，驱动齿轮15的轴线与喷管壳体10的轴线垂直；链条16搭设在驱动齿轮15上并与驱动齿轮15啮合；
链条16一端通过两条绳索17中一条绳索17与可调收敛段12的可调收敛片固定连接在A点，链条16的另一端通过另一条绳索17与可调扩张段13的可调扩张片固定连接在B点，通过调节A、B、C位置，可实现喷管调节过程中链条长度不变或变化较小，使长度变化满足传动结构预紧范围要求。
通过多个齿轮链条机构的同步转动，带动链条16移动，链条16带动绳索17，从而同步调整可调收敛段12个可调收敛片和可调扩张段13个可调扩张片的位置，实现调节喷管喉径。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (4)

1.一种喉径可调的冲压发动机喷管，包括喷管壳体(10)、沿喷管壳体(10)轴线依次设置在喷管壳体(10)内的固定收敛段(11)、可调收敛段(12)、可调扩张段(13)和固定扩张段(14)；可调收敛段(12)包括多个可调收敛片，可调扩张段(13)相应包括多个可调扩张片；
其特征在于：对应所述多个可调收敛片和可调扩张片，喷管壳体(10)内壁沿周向均匀分布多个齿轮链条机构，
所述齿轮链条机构包括驱动装置、驱动齿轮(15)和链条(16)；
驱动装置固定安装在喷管壳体(10)内壁；
驱动齿轮(15)设置在驱动装置的输出端，驱动齿轮(15)的轴线与喷管壳体(10)的轴线垂直；
链条(16)搭设在驱动齿轮(15)上并与驱动齿轮(15)啮合；链条(16)的一端与可调收敛段(12)的可调收敛片采用铰链连接，另一端与可调扩张段(13)的可调扩张片采用铰链连接。
2.根据权利要求1所述的一种喉径可调的冲压发动机喷管，其特征在于：每个所述齿轮链条机构还包括两条绳索(17)；
所述链条(16)一端通过其中一条绳索(17)与可调收敛片固连，链条(16)的另一端通过另一条绳索(17)与可调扩张片固连。
3.根据权利要求2所述的一种喉径可调的冲压发动机喷管，其特征在于：所述绳索(17)采用钢丝绳。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种喉径可调的冲压发动机喷管，其特征在于：所述驱动装置采用伺服电机。
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