CN110657043A - 一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，包括喉道偏移式气动矢量喷管本体及安装在喉道偏移式气动矢量喷管本体内的机械扰动片，一方面通过机械扰动片的旋出在一喉道附近施加扰动，产生稳定的推力矢量；另一方面通过多个机械扰动片的组合控制，实现流过喉道偏移式气动矢量喷管的流量调节，使喷管实现宽范围内高效工作。本发明基于喉道偏移式气动矢量喷管推力矢量产生的基本原理，通过机械扰动片的做动产生扰动代替气流注入产生扰动，实现了推力矢量的产生，具有结构简单、重量轻、宽范围内流量可调的特点，能同时具备高效推力偏转、产生稳定推力矢量和流量调节的功能，大大缩短喷管的长度和直径，更好地满足飞行器高效飞行的需要。

Description

一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管
技术领域
本发明涉及一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，属于航空发动机的先进推力矢量喷管技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展和实际需求的提高，未来飞行器将越来越多地使用推力矢量航空发动机。推力矢量航空发动机实现推力矢量功能的核心是推力矢量喷管。传统机械式推力矢量喷管结构复杂，可靠性差，维护麻烦。因此开发一种结构简单、重量轻、维护性好的推力矢量喷管迫在眉睫。
当下，流体推力矢量喷管逐渐以其结构简单、重量轻的特点成为各国的研究重点和研究热点，并将在不远的未来进入工程应用。其中，喉道偏移式气动矢量喷管是近年来兴起的一种新型流体推力矢量喷管，凭借结构简单，重量轻、矢量性能好等的特点，受到越来越多的青睐。常见的喉道偏移式气动矢量喷管为双喉道结构，以二喉道面积略微比一喉道面积大最为常见。其功能实现原理是，在一喉道处施加的扰动使得一喉道处气流的速度截面偏斜，进而扰动在二喉道前部扩张收敛段内放大，产生稳定的推力矢量。
几乎所有的喉道偏移式气动矢量喷管均是通过在一喉道处注入气流来产生扰动的，且可以通过气流来源将喉道偏移式气动矢量喷管分为主动有源型和自适应无源型，其中主动有源型产生推力矢量气源的来源多为外置的压缩器、气瓶或者从航空发动机高压部件(多为压气机)中引气，其特点是推力矢量角随喷管工作落压比变化小，但对整台航空发动机来说推力损失较大；而自适应无源型则是设置自适应旁路通道将喷管入口(涡轮出口)位置的高压气流引至喷管的指定位置注入，自适应产生扰动并最终实现推力矢量，其克服了主动有源型的缺点，对航空发动机整机推力影响较小，但随着喷管落压比提高，矢量角下降也较为明显。
因此，本专利发明了一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，通过简单可行的机械结构，代替注气的方式，实现了在喷管喉道处施加稳定扰动的目的。同时，通过对于机械扰动片的同时控制，还可以调节流过喷管的气流流量。通过上述手段，本喷管可以同时具备高效推力偏转、稳定推力矢量和流量调节的功能，矢量角明显增大，使得装备它的飞行器具有更优秀的机动性。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，通过在喉道偏移式气动矢量喷管内安装机械扰动片，产生稳定的扰动，使得喉道偏移式气动矢量喷管产生稳定的推力矢量，并通过多个机械扰动片的同时做动，实现喉道偏移式气动矢量喷管一喉道面积的调节，兼顾了喷管的宽范围高效工作。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，包括喉道偏移式气动矢量喷管本体及安装在喉道偏移式气动矢量喷管本体内的机械扰动片，一方面通过机械扰动片围绕转轴的转动，实现在一喉道处产生对气流的扰动，进而产生稳定的推力矢量，另一方面通过多个机械扰动片的同时做动，改变喉道偏移式气动矢量喷管本体的一喉道面积，进而实现对喉道偏移式气动矢量喷管的流量调节。
进一步的，所述喉道偏移式气动矢量喷管的内型面为常见的、经典的双喉道结构，具体包括依次连通的喷管进口、等直段、一喉道前部收敛段、一喉道、二喉道前部扩张段、二喉道前部收敛段、二喉道(喷管出口)，且机械扰动片安装在一喉道附近。
进一步的，本发明常见的具体实现形式为二元式和三元轴对称式，以二元式进行具体描述，二元式机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，常见使用形式为机械扰动片上下布置，多用于产生俯仰方向的推力矢量。
进一步的，所述机械扰动片为扇形，转轴设置在扇形圆心处，且上下侧机械扰动片的形状及安装位置相对称，通过绕各自转轴转动，机械扰动片旋转伸出或收回，其具体调节过程包括：
当所有机械扰动片均旋转收回时，喷管内流道上下对称，此时流过一喉道的气流未受到非均匀、非对称扰动，一喉道处气流速度截面不发生偏斜，进而不产生推力矢量；当一侧机械扰动片绕转轴旋转伸出时，一喉道处气流受到该侧的扰动，沿着另一侧凹腔壁面流动，出现稳定的推力矢量，其推力矢量的角度由机械扰动片的旋出角度决定；当喷管仅仅进行流量调节时，上下机械扰动片同时旋转伸出相同的角度，进而改变一喉道流通截面的面积，实现喉道流量调节(一般来说，喷管工作落压比越低，喉道流通截面面积越小)；当喷管同时进行流量调节和推力矢量调节时，上下机械扰动片同时做动，首先通过上下机械扰动片所夹最小流通面积确定一喉道流通截面的面积，实现喉道流量调节，继而通过上下机械扰动片同时顺时针或逆时针旋转相同的角度，实现对应的矢量调节。在实际使用中，通过计算机模拟和已有的数据库，进行两个动作的叠加，两个机械扰动片同时开始以不同的速度作动并同时做动到位，实现流量调节和推力矢量调节的一步到位。
进一步的，常见的机械扰动片有以下三种形式：
(1)所述转轴设置在一喉道尖点处，且机械扰动片处于转轴下游；此时机械扰动片长度(扇形半径)为二喉道凹腔(即二喉道前部扩张段与二喉道前部收敛段)总长度L的5％-30％，且机械扰动片头部中心角度α等于一喉道前部收敛段收敛角与二喉道前部扩张段扩张角之和的75％-100％，以保证扇形机械扰动片任一点的距离至另外一侧二喉道前部扩张段的距离不小于一喉道高度垂直流动方向投影的尺寸(当一侧扰动片旋出，气流斜向上或者斜向下流动，此时一喉道与流动方向并不垂直，因此作出如上描述)。由于其部分旋转做动范围处于凹腔回流区内，因此其应避免在喷管工作落压比NPR≤2工作，以保证本喷管具有较好的矢量调节线性度。
(2)所述转轴设置在一喉道尖点处，且机械扰动片处于转轴上游；此时机械扰动片长度(扇形半径)不小于一喉道高度Hth1的60％，以避免由于工作落压比的变化，产生的速度偏斜截面与施加扰动的对侧型面的交点在一喉道尖点前后变化，即应保证该交点始终处于一喉道尖点之前。
(3)所述转轴设置在二喉道前部扩张段，且机械扰动片做动轨迹通过一喉道尖点；此时机械扰动片长度(扇形半径)无特殊限制，但其要求机械扰动片旋出时能对一喉道处速度截面产生明显的扰动。一般来讲，机械扰动片旋出时，此机械扰动片顶端至施加扰动同侧一喉道尖点的距离在竖直方向的投影长度不大于一喉道高度Hth1的50％，以15％-25％一喉道高度Hth1为宜，目的是减小推力矢量状态(即机械扰动片旋出时)对于流量和推力的影响。本方案最适合在亚声速工作点(低落压比)条件下工作，一般来说，喷管工作落压比NPR≤4，以NPR≤1.5为宜。
理论上，三种机械扰动片布置方案调节后的最小喉道面积均为0。从损失角度来分析，由于方案(1)和方案(3)的扰动作用在超/跨声速流场区域中，而方案(2)最终在亚声速收敛段的流场区域中，因此方案(2)的流动损失最小；从矢量角调节稳定程度来分析，由于方案(1)的机械扰动片在部分作动范围内处于喷管的回流区之中，故在部分工作点会因为流动提前附壁出现“矢量反向”的问题，而方案(2)由于会造成收敛段内流场流动的剧烈变化导致速度偏斜截面的位置发生变化，因此在某些特殊的工作点也会出现“矢量反向”的问题，因此方案(3)是最佳选择；从矢量调节线性程度来看，由于扰动程度直接与机械扰动片的旋出角度、特别是突出分离区的角度、挤压分离区的程度成正相关，因此方案(1)最具有优势。
需要注意的是，方案(1)和方案(3)中，施加扰动的一侧与推力矢量产生的方向相同，即下侧机械扰动片旋出，产生低头的推力矢量；而方案(2)中，施加扰动的一侧与推力矢量产生的方向相反，即下侧机械扰动片旋出，产生抬头的推力矢量。其原因在于方案(2)中，若下侧机械扰动片旋出，气流速度截面在一喉道截面上游发生顺时针偏斜，气流将先沿着一喉道前部收敛段上壁面流动，之后沿着二喉道前部扩张段和二喉道前部收敛段的下壁面流动，最终向上偏斜，产生抬头的推力矢量；而方案(1)和方案(3)中，若下侧机械扰动片旋出，气流截面在一喉道截面下游发生逆时针偏斜，气流沿着二喉道前部扩张段和二喉道前部收敛段的上壁面流动，最终向下偏斜，产生低头的推力矢量。
进一步的，使用本原理的喉道偏移式气动矢量喷管同样适用于三维轴对称构型的喷管。此时，机械扰动片采用准扇形柱体，且布置位置与二元构型的喷管相似，在一喉道附近沿圆周排列，布置数量多为大于等于4的偶数，以4、6、8为最为常见。所述准扇形柱体机械扰动片的关键型面包括：(a)与发动机喷流直接接触的型面，它是喉道偏移式气动矢量喷管内型面的一部分；(b)准扇形柱体机械扰动片两侧的密封面，它为以扇形尖点为锥体顶点、以密封面与喷管内型面交线为母线的锥面的一部分，极限情况下可以是平面；(c)为防止准扇形柱体机械扰动片与喷管固定部分(特别是喉道附近的喷管固定部分)运动干涉而设置的导角平面。
进一步的，旋转做动的机械扰动片可以由上下平移运动的插板替代，其产生推力矢量的原理与旋转做动的机械扰动片的推力矢量产生原理一致。
进一步的，所述插板布置在喉道偏移式气动矢量喷管本体内一喉道附近，且自一喉道上游7.5％L延伸至一喉道下游5％L处，其伸入流场的深度不大于50％Hth1，其中，L为二喉道凹腔(即二喉道前部扩张段与二喉道前部收敛段)总长度，Hth1为一喉道高度。
有益效果：本发明提供的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，相对于现有技术，具有以下优点：
1、相比传统的喉道偏移式气动矢量喷管，本发明通过机械扰动片对气流产生扰动，极大地解决了传统使用气流注入产生扰动的喉道偏移式气动矢量喷管存在的随着工作落压比提高、推力矢量角减小的难题，且不管喷管工作落压比如何变化，在机械扰动片旋出角度固定的情况下，矢量角较为固定，极大地简化了该喷管与飞行器控制系统匹配的难度；
2、相比传统的喉道偏移式气动矢量喷管，本发明仅仅使用机械扰动片就同时实现了推力矢量控制和流量调节这两个功能，加大地简化了喷管结构，扩宽了喷管的工作包线；
3、相比传统的喉道偏移式气动矢量喷管特别是旁路式无源喉道偏移式气动矢量喷管，本发明产生推力矢量的扰动机构布置在一喉道尖点附近，取消了布置在上下两侧的自适应旁路，极大地缩短了喉道偏移式气动矢量喷管收敛段的长度和直径，减小了喷管对于空间的安装需求，并且实现了重量的减轻；
4、相比传统使用气流注入产生扰动的喉道偏移式气动矢量喷管，特别是旁路式无源喉道偏移式气动矢量喷管，本发明中推力矢量产生的原理因其结构简单、控制直接，更适合用在轴对称喉道偏移式气动矢量喷管上；
5、相比使用气流注入产生扰动的喉道偏移式气动矢量喷管，本发明具有更好的调节线性，即随着机械扰动片旋出，在相同旋出位置，推力矢量角随喷管工作落压比NPR变化较小；在相同工作落压比NPR，随着机械扰动片旋出，矢量角增加程度连续；
6、相同思路可以使用在其他功能改型的喉道偏移式气动矢量喷管，适用性好，用途广泛。
附图说明
图1为本发明二元式构型方案(1)的内流道平行流向剖视图；
图2为本发明二元式构型方案(2)的内流道平行流向剖视图；
图3为本发明二元式构型方案(3)的内流道平行流向剖视图；
图4为本发明三维轴对称构型所采用机械扰动片的结构示意图；
图5、6分别为本发明二元式构型方案(1)在下侧机械扰动片旋出25％时，NPR＝2和NPR＝3的数值计算马赫数云图；
图7为本发明二元式构型方案(2)在下侧机械扰动片旋出50％时，NPR＝4的数值计算马赫数云图；
图8为本发明二元式构型方案(3)在下侧机械扰动片旋出50％时，NPR＝4的数值计算马赫数云图；
图中包括：1、喷管进口，2、等直段，3、一喉道前部收敛段，4、一喉道，5、机械扰动片，6、二喉道前部扩张段，7、二喉道前部收敛段，8、二喉道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-3所示为一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，包括喉道偏移式气动矢量喷管本体及安装在喉道偏移式气动矢量喷管本体内的机械扰动片5，一方面通过机械扰动片5围绕转轴的转动，实现在一喉道处产生对气流的扰动，进而产生稳定的推力矢量，另一方面通过多个机械扰动片5的同时做动，改变喉道偏移式气动矢量喷管本体的一喉道面积，进而实现喉道偏移式气动矢量喷管的流量调节。
其中，所述喉道偏移式气动矢量喷管的内型面为常见的、经典的双喉道结构，具体包括依次连通的喷管进口1、等直段2、一喉道前部收敛段3、一喉道4、二喉道前部扩张段6、二喉道前部收敛段7、二喉道8(喷管出口)，机械扰动片5安装在一喉道附近。
本发明常见的具体实现形式为二元式和三元轴对称式。以二元式进行具体描述，二元式机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，常见使用形式为机械扰动片5上下布置，多用于产生俯仰方向的推力矢量。其机械扰动片5为扇形，转轴设置在扇形圆心附近，通过绕扇形圆心转动，机械扰动片5旋转伸出或者旋转收回。其具体调节过程包括：
当所有机械扰动片5均旋转收回时，喷管内流道上下对称，此时流过一喉道的气流未收到非均匀、非对称扰动，一喉道处气流速度截面不发生偏斜，进而不产生推力矢量；当一侧机械扰动片5绕扇形圆心转动时，一喉道处气流受到该侧的扰动，沿着另一侧凹腔壁面流动，出现稳定的推力矢量，其推力矢量的角度可以由机械扰动片5旋出角度θ决定；当喷管仅仅进行流量调节时，上下机械扰动片5同时旋转出来相同的角度，进而改变一喉道流通截面的面积，实现喉道流量调节(一般来说，喷管工作落压比越低，喉道流通截面面积越小)；当喷管需要同时进行流量调节和推力矢量调节时，上下扰动片均应同时做动，首先通过上下机械扰动片5所夹最小流通面积确定喷管的喉道面积，确定喷管此时的流量，实现流量的调节，继而通过上下机械扰动片5同时顺时针或逆时针旋转相同的角度，以实现对应的矢量调节。在实际使用中，通过计算机模拟和已有的数据库，两个动作进行叠加，两个机械扰动片同时开始以不同的速度作动并同时做动到位，实现流量调节和推力矢量调节的一步到位。
常见的机械扰动片5有以下三种形式：(1)转轴设置在一喉道尖点处、扇形机械扰动片5处于转轴下游的设置方案，如图1所示；(2)转轴设置在在一喉道尖点处、扇形机械扰动片5处于转轴上游处的设置方案，如图2所示；(3)转轴设置在二喉道前部扩张段、扇形机械扰动片5做动轨迹通过一喉道尖点处的设置方案，如图3所示。三种形式各有利弊，且三张方案中的机械扰动片5形状相似，但具体尺寸、设计特点不尽相同。
对于转轴设置在一喉道尖点处、扇形机械扰动片5处于转轴下游的设置方案(1)，其机械扰动片5长度(扇形半径)应为二喉道凹腔(即二喉道前部扩张段与二喉道前部收敛段)长度L的5％-30％，且扇形机械扰动片5头部中心角度α等于一喉道前部收敛段收敛角与二喉道前部扩张段扩张角之和的75％-100％(此外旋出角度θ小于等于α)，以保证扇形机械扰动片5任一点的距离至另外一侧二喉道前部扩张段的距离不小于一喉道高度垂直流动方向投影的尺寸。由于其部分旋转做动范围处于凹腔回流区内，因此其应避免在喷管工作落压比NPR≤2工作，以保证本喷管具有较好的矢量调节线性度。
对于转轴设置在在一喉道尖点处、扇形机械扰动片5处于转轴上游处的设置方案(2)，其机械扰动片5长度(扇形半径)不小于60％的一喉道高度Hth1，以避免由于工作落压比的变化，产生的速度偏斜的截面与施加扰动的对侧型面的交点在一喉道尖点前后变化，即应保证该交点始终处于一喉道尖点之前。
对于转轴设置在二喉道前部扩张段、扇形机械扰动片5做动轨迹通过一喉道尖点处的设置方案(3)，其机械扰动片5长度无特殊限制，但其要求机械扰动片5旋出时的时候能对一喉道处速度截面产生明显的扰动。一般来讲，机械扰动片旋出时，此机械扰动片顶端至施加扰动同侧一喉道尖点的距离在竖直方向的投影长度不大于一喉道高度Hth1的50％，以15％-25％一喉道高度Hth1为宜，目的是减小推力矢量状态(即机械扰动片旋出时)对于流量和推力的影响。本方案最适合在亚声速工作点(低落压比)条件下工作，一般来说，喷管工作落压比NPR≤4，以NPR≤1.5为宜。
理论上，三种机械调节片方案均的调节后最小喉道面积为0。从损失角度来分析，由于方案(1)和方案(3)的扰动作用在超/跨声速流场区域中，而方案(2)最终在亚声速收敛段的流场区域中，因此方案(2)流动损失最小；从矢量角调节稳定程度来分析，由于方案(1)的机械扰动片的在部分作动范围内处于喷管的回流区之中，故在部分工作点会因为流动提前附壁出现“矢量反向”的问题，而方案(2)由于会造成收敛段内流场流动的剧烈变化导致速度偏斜截面的位置发生变化，因此在某些特殊的工作点也会出现“矢量反向”的问题，因此方案(3)是最佳选择；从矢量调节线性程度来看，由于扰动程度直接与机械扰动片旋转出来的角度、特别是突出分离区的角度、挤压分离区的程度成正相关，因此方案(1)最具有优势。
需要注意的是，方案(1)和方案(3)中，施加扰动的一侧与推力矢量产生的方向相同，即下侧机械扰动片旋出，产生低头的推力矢量；而方案(2)中，施加扰动的一侧与推力矢量产生的方向相反，即下侧机械扰动片旋出，产生抬头的推力矢量。其原因在于方案(2)中，若下侧机械扰动片旋出，气流速度截面在一喉道截面上游发生顺时针偏斜，气流将先沿着一喉道前部收敛段上壁面流动，之后沿着二喉道前部扩张段和二喉道前部收敛段的下壁面流动，最终向上偏斜，产生抬头的推力矢量；而方案(1)和方案(3)中，若下侧机械扰动片旋出，气流截面在一喉道截面下游发生逆时针偏斜，气流沿着二喉道前部扩张段和二喉道前部收敛段的上壁面流动，最终向下偏斜，产生低头的推力矢量。
进一步地，使用本原理的喉道偏移式气动矢量喷管同样适用于三维轴对称构型的喷管。此时，所述机械扰动片5采用准扇形柱体，且布置位置与二元构型的喷管相似，在一喉道附近沿圆周排列，布置数量多为大于等于4的偶数，以4、6、8为最为常见。其关键型面包括：(a)与发动机喷流直接接触的型面，它是喉道偏移式气动矢量喷管内型面的一部分；(b)准扇形柱体机械扰动片两侧的密封面，它为以扇形尖点为锥体顶点、以密封面与喷管内型面交线为母线的锥面的一部分，极限情况下可以是平面；(c)为防止准扇形柱体机械扰动片与喷管固定部分(特别是喉道附近的喷管固定部分)运动干涉，设置的导角平面。
进一步地，所述旋转做动的机械扰动片5可以由上下平移运动的插板替代，其产生推力矢量的原理与旋转做动的机械扰动片5的推力矢量产生原理一致。
所述插板布置在一喉道附近，自一喉道上游7.5％L延伸至一喉道下游5％L处，其伸入流场的深度不大于50％Hth1，其中，L为二喉道凹腔(即二喉道前部扩张段与二喉道前部收敛段)总长度，Hth1为一喉道高度。
实施例
针对典型二元式构型的机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管进行计算。
图5、6展示的是采用在一喉道尖点处前置转轴的机械扰动片方式、机械扰动片旋出25％时NPR＝2和NPR＝3的数值计算马赫数云图。可以看到，在相同旋出程度，喷管工作落压比NPR＝2推力矢量角向上倾斜，此时为抬头矢量；而当工作落压比提升到NPR＝3时，矢量角明显向下偏斜，出现低头矢量。这对于飞行器控制系统不利，其原因是气流过早与机械扰流片附壁，因此对于此调节方案来说，应避免在NPR≤2工作。
图7展示的是采用在一喉道尖点处后置转轴的机械扰动片方式、机械扰动片旋出50％时NPR＝4的数值计算马赫数云图。
图8展示的是采用在二喉道前部扩张段后置转轴，且机械扰动片做动轨迹通过一喉道尖点、机械扰动片旋出50％时，NPR＝4的数值计算马赫数云图。
由图6、7、8可见，虽然三个不同的调节方案均是下侧扰动片做动，但是产生的矢量方向不同。其核心原因是三种调节方案中扰流片做动后，喷管喉道截面倾斜方向的不同。因此，通过在一喉道处施加扰动产生的方案中，要注意喉道偏斜的方向。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，包括喉道偏移式气动矢量喷管本体及安装在喉道偏移式气动矢量喷管本体内的机械扰动片(5)，一方面通过机械扰动片(5)围绕转轴的转动，实现在一喉道处产生对气流的扰动，进而产生稳定的推力矢量，另一方面通过多个机械扰动片(5)的同时做动，改变喉道偏移式气动矢量喷管本体的一喉道面积，进而实现喉道偏移式气动矢量喷管本体的流量调节。
2.根据权利要求1所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述喉道偏移式气动矢量喷管本体的内流道包括依次连通的喷管进口(1)、等直段(2)、一喉道前部收敛段(3)、一喉道(4)、二喉道前部扩张段(6)、二喉道前部收敛段(7)、二喉道(8)，且机械扰动片(5)安装在一喉道(4)附近。
3.根据权利要求2所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述喉道偏移式气动矢量喷管本体为二元式，且喉道偏移式气动矢量喷管本体内上下侧各布置一个机械扰动片(5)，用于产生俯仰方向的推力矢量。
4.根据权利要求3所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述机械扰动片(5)为扇形，转轴设置在扇形圆心处，且上下侧机械扰动片(5)的形状及安装位置相对称，通过绕各自转轴转动，机械扰动片(5)旋转伸出或收回，其具体调节过程包括：
当所有机械扰动片(5)均旋转收回时，喷管内流道上下对称，此时流过一喉道(4)的气流未受到非均匀、非对称扰动，一喉道处气流速度截面不发生偏斜，进而不产生推力矢量；当一侧机械扰动片(5)绕转轴旋转伸出时，一喉道处气流受到该侧的扰动，沿着另一侧凹腔壁面流动，出现稳定的推力矢量，其推力矢量的角度由机械扰动片(5)的旋出角度决定；当喷管仅仅进行流量调节时，上下机械扰动片(5)同时旋转伸出相同的角度，改变一喉道(4)流通截面的面积，实现喉道流量调节；当喷管同时进行流量调节和推力矢量调节时，上下机械扰动片(5)同时做动，首先通过上下机械扰动片(5)所夹最小流通面积确定一喉道(4)流通截面的面积，实现喉道流量调节，继而通过上下机械扰动片(5)同时顺时针或逆时针旋转相同的角度，实现对应的矢量调节。
5.根据权利要求4所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述转轴设置在一喉道(4)尖点处，且机械扰动片(5)处于转轴下游，则机械扰动片(5)的扇形半径为二喉道前部扩张段(6)与二喉道前部收敛段(7)总长度L的5％-30％，且机械扰动片(5)头部中心角度α等于一喉道前部收敛段(3)收敛角与二喉道前部扩张段(6)扩张角之和的75％-100％。
6.根据权利要求4所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述转轴设置在一喉道(4)尖点处，且机械扰动片(5)处于转轴上游处，则机械扰动片(5)的扇形半径不小于一喉道(4)高度Hth1的60％。
7.根据权利要求4所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述转轴设置在二喉道前部扩张段(6)，且机械扰动片(5)做动轨迹通过一喉道(4)尖点处，则当机械扰动片(5)旋出时，该机械扰动片(5)顶端至施加扰动同侧一喉道(4)尖点的距离在竖直方向的投影长度不大于一喉道(4)高度Hth1的50％。
8.根据权利要求2所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述喉道偏移式气动矢量喷管本体为三维轴对称构型，且机械扰动片(5)采用准扇形柱体；所述机械扰动片(5)在一喉道(4)附近沿圆周排列，且布置数量为大于等于4的偶数。
9.根据权利要求1所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述旋转做动的机械扰动片(5)由平移运动的插板替代，其产生推力矢量和进行流量调节的原理与旋转做动的机械扰动片原理一致。
10.根据权利要求9所述的一种机械扰动式喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述插板布置在喉道偏移式气动矢量喷管本体内一喉道(4)附近，且自一喉道(4)上游7.5％L延伸至一喉道(4)下游5％L处，其伸入流场的深度不大于50％Hth1，其中，L为二喉道前部扩张段与二喉道前部收敛段的总长度，Hth1为一喉道(4)高度。
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