CN112502852A - 一种可实现滚转功能的二元矢量喷管 - Google Patents

一种可实现滚转功能的二元矢量喷管 Download PDF

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陈雷
杜寅威
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Abstract

本申请属于航空发动机设计技术领域，特别涉及一种可实现滚转功能的二元矢量喷管，包括：圆转方筒体；两块侧壁，平行对称设置在圆转方筒体后端；两块收敛调节片，设置在圆转方筒体后端，对称分布在上下两侧；喉道调节机构，用于驱动两块收敛调节片转动；多块扩张调节片，位于两块侧壁之间，且沿竖直方向对称分布在上下两侧；扩张段调节机构，用于驱动上下两侧的多块扩张调节片绕各自铰接点转动。本申请的可实现滚转功能的二元矢量喷管，能够进行喉道面积调节及出口面积调节，又能满足大角度范围的矢量偏转，同时弥补了常规二元矢量喷管无法产生滚转力矩的缺陷，喷管可实现滚转功能，同时兼顾结构简单、可靠性高、隐身性好的优点。

Description

一种可实现滚转功能的二元矢量喷管
技术领域
本申请属于航空发动机设计技术领域，特别涉及一种可实现滚转功能的二元矢量喷管。
背景技术
随着新一代飞机对航空发动机机动性和隐身性要求的不断提高，矢量喷管作为发动机的关键部件面临着高隐身、高效、轻质的要求。传统的航空发动机二元矢量喷管可实现喉道面积调节，产生俯仰力矩和偏航力矩实现矢量偏转功能，但运动机构复杂，重量重，无法产生滚转力矩，不具有滚转功能，隐身性能差。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种可实现滚转功能的二元矢量喷管。
本申请公开了一种可实现滚转功能的二元矢量喷管，包括：
圆转方筒体，其前端与发动机连接；
两块侧壁，沿竖直方向固定设置在所述圆转方筒体后端，且两块侧壁相互平行，并对称分布在左右两侧；
两块收敛调节片，沿水平方向设置在所述圆转方筒体后端，且两块侧壁位于两块所述侧壁之间，对称分布在上下两侧，其中，两块所述收敛调节片的靠近所述圆转方筒体的一端铰接在所述圆转方筒体的后端；
喉道调节机构，设置在所述圆转方筒体后端的上下两侧，用于驱动两块所述收敛调节片绕各自铰接点转动；
多块扩张调节片，位于两块所述侧壁之间，且沿竖直方向对称分布在上下两侧，其中，上侧的多块扩张调节片的一端与上侧的收敛调节片的远离所述圆转方筒体的一端铰接，下侧的多块扩张调节片的一端与下侧的收敛调节片的远离所述圆转方筒体的一端铰接，并且，上侧的多块扩张调节片能够绕其铰接点转动至位于同一水平面，下侧的多块扩张调节片能够绕其铰接点转动至位于同一水平面；
扩张段调节机构，设置在所述圆转方筒体后端的上下两侧，用于驱动上下两侧的多块所述扩张调节片绕各自铰接点转动。
根据本申请的至少一个实施方式，所述喉道调节机构包括两个作动筒和两个拉杆，其中，两个所述作动筒位于所述圆转方筒体后端上下两侧；以及
上侧的所述作动筒的一端铰接至所述圆转方筒体后端上侧，另一端与其中一个所述拉杆的一端铰接，所述拉杆的另一端铰接至上侧的所述收敛调节片顶面；以及
下侧的所述作动筒的一端铰接至所述圆转方筒体后端下侧，另一端与另一个所述拉杆的一端铰接，所述拉杆的另一端铰接至下侧的所述收敛调节片底面。
根据本申请的至少一个实施方式，所述扩张调节片的数量为四块，沿竖直方向对称分布在上下两侧，分别为右侧上扩张调节片和右侧下扩张调节片，以及左侧上扩张调节片和左侧下扩张调节片。
根据本申请的至少一个实施方式，所述扩张段调节机构包括两个左侧作动筒和两个左侧拉杆，以及两个右侧作动筒和两个右侧拉杆；其中
一个所述左侧作动筒和一个右侧作动筒位于所述圆转方筒体后端上侧，且位于上侧的所述作动筒的左右两侧；以及
一个所述左侧作动筒和一个右侧作动筒的位于所述圆转方筒体后端下侧，且位于下侧的所述作动筒的左右两侧；以及
上侧的一个所述左侧作动筒的一端铰接至所述圆转方筒体后端上侧，另一端与一个所述左侧第二拉杆的一端铰接，所述左侧第二拉杆的另一端铰接至所述左侧上扩张调节片的顶面；以及
上侧的一个所述右侧作动筒的一端铰接至所述圆转方筒体后端上侧，另一端与一个所述右侧拉杆的一端铰接，所述右侧拉杆的另一端铰接至所述右侧上扩张调节片的顶面；
下侧的一个所述左侧作动筒的一端铰接至所述圆转方筒体后端下侧，另一端与一个所述左侧第二拉杆的一端铰接，所述左侧第二拉杆的另一端铰接至所述左侧下扩张调节片的底面；以及
下侧的一个所述右侧作动筒的一端铰接至所述圆转方筒体后端下侧，另一端与一个所述右侧拉杆的一端铰接，所述右侧拉杆的另一端铰接至所述右侧下扩张调节片的底面。
根据本申请的至少一个实施方式，位于所述作动筒的同一侧上下的两个左侧作动筒沿喷管中心线上下对称布置，以及位于所述作动筒的同一侧上下的两个右侧作动筒沿喷管中心线上下对称布置。
本申请至少存在以下有益技术效果：
本申请的可实现滚转功能的二元矢量喷管，在兼顾常规二元喷管喉道面积调节及出口面积调节的情况下，又能够满足大角度范围的矢量偏转，同时弥补了常规二元矢量喷管无法产生滚转力矩的缺陷，通过运动机构设计喷管可实现滚转功能，同时兼顾结构简单、可靠性高、隐身性好的优点。
附图说明
图1是本申请可实现滚转功能的二元矢量喷管的立体图；
图2是本申请可实现滚转功能的二元矢量喷管的主视图(部分剖视)；
图3是本申请可实现滚转功能的二元矢量喷管的右视图；
图4是本申请可实现滚转功能的二元矢量喷管的矢量状态主视图(部分剖视)；
图5是本申请可实现滚转功能的二元矢量喷管的矢量状态右视图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1-图5对本申请的可实现滚转功能的二元矢量喷管做进一步详细说明。
本申请提供了一种可实现滚转功能的二元矢量喷管，主要由圆转方筒体1、喉道调节机构、扩张段调节机构、收敛调节片6、右侧上扩张调节片7、右侧下扩张调节片8、左侧上扩张调节片9、左侧下扩张调节片10和侧壁13组成。
其中，圆转方筒体1前端与发动机连接，作为整个喷管的支撑构件。
两块侧壁13沿竖直方向固定设置在圆转方筒体1后端，且两块侧壁13相互平行，并对称分布在左右两侧。
两块收敛调节片6沿水平方向设置在圆转方筒体1后端，且两块侧壁13位于两块侧壁13之间，对称分布在上下两侧；其中，两块收敛调节片6的靠近圆转方筒体1的一端铰接在圆转方筒体1的后端。
喉道调节机构设置在圆转方筒体1后端的上下两侧(具体可以是圆转方筒体1的安装边上)，用于驱动两块收敛调节片6绕各自铰接点转动。
需要说明的是，喉道调节机构具体结构可以根据需要进行适合的设置，本实施例中，优选喉道调节机构包括两个作动筒2和两个拉杆3；其中，两个作动筒2位于圆转方筒体1后端上下两侧。
具体的，上侧的作动筒2的一端铰接至圆转方筒体1后端上侧外壁上，另一端与其中一个拉杆3的一端铰接(即通过转动副连接)，该拉杆3的另一端铰接至上侧的收敛调节片6顶面(具体可以位于外侧后段)。
进一步，下侧的作动筒2的一端铰接至圆转方筒体1后端下侧外壁上，另一端与另一个拉杆3的一端铰接，该拉杆3的另一端铰接至下侧的收敛调节片6底面(同样可以位于外侧后段)。
综上，可以通过作动筒2伸缩驱动通过拉杆3带动收敛调节片6绕前端转动副(即铰接点)转动，实现喉道面积调节。
进一步，多块扩张调节片位于两块侧壁13之间，且沿竖直方向对称分布在上下两侧，其中，上侧的多块扩张调节片的一端与上侧的收敛调节片6的远离圆转方筒体1的一端铰接，下侧的多块扩张调节片的一端与下侧的收敛调节片6的远离圆转方筒体1的一端铰接，并且，上侧的多块扩张调节片能够绕其铰接点转动至位于同一水平面，下侧的多块扩张调节片能够绕其铰接点转动至位于同一水平面。
扩张段调节机构设置圆转方筒体1后端的上下两侧，用于驱动上下两侧的多块扩张调节片绕各自铰接点转动。
同样的，扩张调节片的数量可以根据需要进行适合的设置，本实施例中，优选扩张调节片的数量为四块，沿竖直方向对称分布在上下两侧；其中，四块扩张调节片分别为右侧上扩张调节片7和右侧下扩张调节片8，以及左侧上扩张调节片9和左侧下扩张调节片10。
另外，扩张段调节机构具体结构可以根据需要进行适合的设置，本实施例中，优选扩张段调节机构包括两个左侧作动筒11和两个左侧拉杆12，以及两个右侧作动筒4和两个右侧拉杆5。
其中，一个左侧作动筒11和一个右侧作动筒4位于圆转方筒体1后端上侧(具体可以是圆转方筒体1安装边上)，且位于上侧的作动筒2的左右两侧；以及，一个左侧作动筒11和一个右侧作动筒4的位于圆转方筒体1后端下侧，且位于下侧的作动筒2的左右两侧。
另外，上侧的一个左侧作动筒11的一端铰接至圆转方筒体1后端上侧，该左侧作动筒11的另一端与一个左侧第二拉杆12的一端铰接，该左侧第二拉杆12的另一端铰接至左侧上扩张调节片9的顶面；以及，上侧的一个右侧作动筒4的一端铰接至圆转方筒体1后端上侧，该右侧作动筒4的另一端与一个右侧拉杆5的一端铰接，该右侧拉杆5的另一端铰接至右侧上扩张调节片7的顶面。
进一步，下侧的一个左侧作动筒11的一端铰接至圆转方筒体1后端下侧，该左侧作动筒11的另一端与一个左侧第二拉杆12的一端铰接，该左侧第二拉杆12的另一端铰接至左侧下扩张调节片10的底面；以及，下侧的一个右侧作动筒4的一端铰接至圆转方筒体1后端下侧，该右侧作动筒4的另一端与一个右侧拉杆5的一端铰接，该右侧拉杆5的另一端铰接至右侧下扩张调节片8的底面。
进一步的，本申请的可实现滚转功能的二元矢量喷管中，优选位于作动筒2的同一侧上下的两个左侧作动筒11沿喷管中心线上下对称布置，以及位于作动筒2的同一侧上下的两个右侧作动筒4沿喷管中心线上下对称布置。
综上，本申请的上述扩张段调节机构中，右侧作动筒4异步伸缩通过右侧拉杆5带动右侧上扩张调节片7和右侧下扩张调节片8，同时左侧作动筒11异步伸缩通过左侧拉杆12带动左侧上扩张调节片9和左侧下扩张调节片10实现向上矢量偏转；左侧作动筒11不驱动时，右侧作动筒4异步伸缩通过右侧拉杆5带动右侧上扩张调节片7和右侧下扩张调节片8向上偏转而产生滚转力矩，可实现喷管的逆时针滚转功能；右侧作动筒4不驱动时，左侧作动筒11异步伸缩通过左侧拉杆12带动左侧上扩张调节片9和左侧下扩张调节片10向上偏转而产生滚转力矩，可实现喷管的顺时针滚转功能。
本申请的可实现滚转功能的二元矢量喷管，在兼顾常规二元喷管喉道面积调节及出口面积调节的情况下，又能够满足大角度范围的矢量偏转，同时弥补了常规二元矢量喷管无法产生滚转力矩的缺陷，通过运动机构设计喷管可实现滚转功能，同时兼顾结构简单、可靠性高、隐身性好的优点。为新一代战机大幅度盘旋、横滚等一系列动作提供动力，适用于有需求的无人机、轰炸机及空天发动机喷管领域，具有广泛的应用前景。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种可实现滚转功能的二元矢量喷管，其特征在于，包括：
圆转方筒体(1)，其前端与发动机连接；
两块侧壁(13)，沿竖直方向固定设置在所述圆转方筒体(1)后端，且两块侧壁(13)相互平行，并对称分布在左右两侧；
两块收敛调节片(6)，沿水平方向设置在所述圆转方筒体(1)后端，且两块侧壁(13)位于两块所述侧壁(13)之间，对称分布在上下两侧，其中，两块所述收敛调节片(6)的靠近所述圆转方筒体(1)的一端铰接在所述圆转方筒体(1)的后端；
喉道调节机构，设置在所述圆转方筒体(1)后端的上下两侧，用于驱动两块所述收敛调节片(6)绕各自铰接点转动；
多块扩张调节片，位于两块所述侧壁(13)之间，且沿竖直方向对称分布在上下两侧，其中，上侧的多块扩张调节片的一端与上侧的收敛调节片(6)的远离所述圆转方筒体(1)的一端铰接，下侧的多块扩张调节片的一端与下侧的收敛调节片(6)的远离所述圆转方筒体(1)的一端铰接，并且，上侧的多块扩张调节片能够绕其铰接点转动至位于同一水平面，下侧的多块扩张调节片能够绕其铰接点转动至位于同一水平面；
扩张段调节机构，设置在所述圆转方筒体(1)后端的上下两侧，用于驱动上下两侧的多块所述扩张调节片绕各自铰接点转动。
2.根据权利要求1所述的可实现滚转功能的二元矢量喷管，其特征在于，所述喉道调节机构包括两个作动筒(2)和两个拉杆(3)，其中，两个所述作动筒(2)位于所述圆转方筒体(1)后端上下两侧；以及
上侧的所述作动筒(2)的一端铰接至所述圆转方筒体(1)后端上侧，另一端与其中一个所述拉杆(3)的一端铰接，所述拉杆(3)的另一端铰接至上侧的所述收敛调节片(6)顶面；以及
下侧的所述作动筒(2)的一端铰接至所述圆转方筒体(1)后端下侧，另一端与另一个所述拉杆(3)的一端铰接，所述拉杆(3)的另一端铰接至下侧的所述收敛调节片(6)底面。
3.根据权利要求2所述的可实现滚转功能的二元矢量喷管，其特征在于，所述扩张调节片的数量为四块，沿竖直方向对称分布在上下两侧，分别为右侧上扩张调节片(7)和右侧下扩张调节片(8)，以及左侧上扩张调节片(9)和左侧下扩张调节片(10)。
4.根据权利要求3所述的可实现滚转功能的二元矢量喷管，其特征在于，所述扩张段调节机构包括两个左侧作动筒(11)和两个左侧拉杆(12)，以及两个右侧作动筒(4)和两个右侧拉杆(5)；其中
一个所述左侧作动筒(11)和一个右侧作动筒(4)位于所述圆转方筒体(1)后端上侧，且位于上侧的所述作动筒(2)的左右两侧；以及
一个所述左侧作动筒(11)和一个右侧作动筒(4)的位于所述圆转方筒体(1)后端下侧，且位于下侧的所述作动筒(2)的左右两侧；以及
上侧的一个所述左侧作动筒(11)的一端铰接至所述圆转方筒体(1)后端上侧，另一端与一个所述左侧第二拉杆(12)的一端铰接，所述左侧第二拉杆(12)的另一端铰接至所述左侧上扩张调节片(9)的顶面；以及
上侧的一个所述右侧作动筒(4)的一端铰接至所述圆转方筒体(1)后端上侧，另一端与一个所述右侧拉杆(5)的一端铰接，所述右侧拉杆(5)的另一端铰接至所述右侧上扩张调节片(7)的顶面；
下侧的一个所述左侧作动筒(11)的一端铰接至所述圆转方筒体(1)后端下侧，另一端与一个所述左侧第二拉杆(12)的一端铰接，所述左侧第二拉杆(12)的另一端铰接至所述左侧下扩张调节片(10)的底面；以及
下侧的一个所述右侧作动筒(4)的一端铰接至所述圆转方筒体(1)后端下侧，另一端与一个所述右侧拉杆(5)的一端铰接，所述右侧拉杆(5)的另一端铰接至所述右侧下扩张调节片(8)的底面。
5.根据权利要求4所述的可实现滚转功能的二元矢量喷管，其特征在于，位于所述作动筒(2)的同一侧上下的两个左侧作动筒(11)沿喷管中心线上下对称布置，以及位于所述作动筒(2)的同一侧上下的两个右侧作动筒(4)沿喷管中心线上下对称布置。
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