CN112943481B - 一种机械式可调的s弯喷管喷口结构 - Google Patents

Abstract

本发明一种机械式可调的S弯喷管喷口结构，属于航空发动机领域；包括S弯段和8个调节片，8个调节片沿周向铰接为环形结构；所述环形结构铰接于S弯段的矩形出口，其内壁面构成密封的气流通道；8个调节片分别为上调节片、下调节片、两块侧调节片、两块上侧调节片、两块下侧调节片；两个侧调节片分别铰接于S弯段矩形出口的两侧短边上；上调节片和下调节片分别铰接于S弯段矩形出口的两侧长边上；两块上侧调节片分别铰接于两个侧调节片和上调节片之间；两块下侧调节片分别铰接于两个侧调节片和下调节片之间。本发明通过S弯段对高温发动机部件的遮挡能够增强喷管的红外隐身性能，与常规轴对称喷管相比，红外辐射强度能够降低70％以上。

Description

一种机械式可调的S弯喷管喷口结构

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种机械式可调的S弯喷管喷口结构。

背景技术

随着现代航空军事技术的不断提高，战机的生存环境日益恶化。为了能在各类空战中取得优势、提高生存率，对飞机性能提出了更高的要求。S弯喷管的S形结构能够遮挡高温部件，大幅降低红外辐射强度，增强飞机的隐身能力；出口面积可调的喷口结构可以使喷管适应不同的发动机工况，提高发动机和飞机整体的推进效率；而推力矢量技术能够大幅提高飞机的机动性和敏捷性，从而显著提升空战效能和生存能力。S弯喷管与机械式可调喷口的结合可以兼顾高隐身、高推力和高机动性的要求，目前这种喷管已经进入工程应用阶段。然而，发明专利201510591746.9中的一种具有矢量偏转功能的S弯二元喷管虽然在S弯喷管上实现了出口面积可调以及推力矢量的技术目标，但是实现技术目标的方案是通过上、下两块调节片在两块侧壁面固定平板形成的平行通道内旋转实现的，由于这种方案的调节片需要在侧壁面上旋转，因此调节片与侧壁面之间必然存在间隙，喷管壁面密封性差，形成的漏气损失会导致喷管性能下降。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种机械式可调的S弯喷管喷口结构，采用相互连接的八块调节片形成的可调密封通道解决了现有技术中机械可调S弯喷管存在漏气损失的问题。

本发明的技术方案是：一种机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：包括S弯段和8个调节片，8个调节片沿周向铰接为环形结构；所述环形结构铰接于S弯段的矩形出口，其内壁面构成密封的气流通道，经过S弯段的发动机高温气体通过此密封通道喷出；

8个所述调节片分别为上调节片、下调节片、两块侧调节片、两块上侧调节片、两块下侧调节片；两个所述侧调节片分别铰接于S弯段矩形出口的两侧短边上；所述上调节片、下调节片、两块上侧调节片、两块下侧调节片均为三角形，上调节片和下调节片分别铰接于S弯段矩形出口的两侧长边上；两块上侧调节片分别铰接于两个侧调节片和上调节片之间；两块下侧调节片分别铰接于两个侧调节片和下调节片之间。

本发明的进一步技术方案是：所述S弯段的型面从入口先向下偏转，再向上偏转到出口；S弯段入口截面为圆形，入口直径与发动机尺寸匹配；S弯段出口截面为矩形，截面宽高比为3～8。

本发明的进一步技术方案是：所述上调节片形状为等腰三角形，顶角角度取70°～85°；上调节片底边与S弯段矩形出口上边缘铰接，上调节片两条腰分别与两块上侧调节片的斜边铰接。

本发明的进一步技术方案是：所述下调节片的大小、形状与上调节片相同；下调节片底边与S弯段矩形出口下边缘铰接，且下调节片能够绕S弯段矩形出口下边缘旋转；下调节片两条腰分别与两块下侧调节片的斜边铰接。

本发明的进一步技术方案是：所述侧调节片的形状为矩形，其一侧短边与S弯段矩形出口短边侧边缘铰接，能够绕S弯段矩形出口侧边缘旋转；侧调节片长边的长度为S弯段矩形出口长边长度的一半；且侧调节片的两条长边分别与上侧调节片和下侧调节片的短边铰接。

本发明的进一步技术方案是：所述上侧调节片形状为直角三角形，其大小、形状与上调节片沿底边中线分割后的一半相同；上侧调节片的斜边与上调节片的腰铰接，当上调节片旋转时，上侧调节片绕上调节片的腰相对旋转；上侧调节片的短边与侧调节片上侧的长边铰接，当侧调节片旋转时，上侧调节片绕侧调节片上侧的长边相对旋转。

本发明的进一步技术方案是：所述下侧调节片的大小、形状与上侧调节片相同；下侧调节片的斜边与下调节片的腰铰接，当下调节片旋转时，下侧调节片绕下调节片的腰相对旋转；下侧调节片的短边与侧调节片下侧的长边铰接，当侧调节片旋转时，下侧调节片绕侧调节片下侧的长边相对旋转。

本发明的进一步技术方案是：所述环形结构在常规状态下，两块侧调节片向外打开到最大角度，上调节片和两块上侧调节片在同一水平面上，下调节片和两块下侧调节片也在同一水平面上，喷流水平无矢量；

所述环形结构从常规状态变为喷口增大状态，侧调节片向内旋转，上调节片向上旋转，下调节片向下旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为六边形，喷管出口面积增大；

所述环形结构从常规状态变为上矢量状态，侧调节片向内旋转，上调节片和下调节片均向上旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为“∧”字型，喷流方向向上；

所述环形结构从常规状态变为下矢量状态，侧调节片向内旋转，上调节片和下调节片均向下旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为“V”字型，喷流方向向下，最大推力矢量角可以达到50°。

有益效果

本发明的有益效果在于：应用本发明技术方案的S弯喷管喷口结构，通过S弯段对高温发动机部件的遮挡能够增强喷管的红外隐身性能，与常规轴对称喷管相比，红外辐射强度能够降低70％以上；通过调节八块调节片能够实现喷口面积变化和矢量推进，并且由于八块调节片相互铰接，调节片之间不存在间隙，因此形成的可调喷口通道相比于现有技术中的机械可调喷管具有优异的密封性，解决了现有技术中机械式可调喷管存在漏气损失导致喷管推力性能下降的问题；本发明的难点在于，利用相互铰接的八块调节片构成完全密封的机械式可调喷口，消除现有技术中机械可调喷管存在漏气损失并导致喷管推力性能下降的问题，并且通过旋转调节片仍旧能够实现现有技术中喷口面积变化和矢量推进的需要。

附图说明

图1是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的常规状态示意图；

图2是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的常规状态主视图；

图3是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的常规状态上视图；

图4是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的常规状态下视图；

图5是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的喷口增大状态示意图；；

图6是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的喷口增大状态主视图；；

图7是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的喷口增大状态上视图；

图8是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的上矢量状态示意图；

图9是根据本发明实施例可选的一种机械式可调的S弯喷管喷口结构的下矢量状态示意图；

附图标记说明：1、S弯段；2、上调节片；3、下调节片；4、侧调节片；5、上侧调节片；6、下侧调节片。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的实施例一种机械式可调的S弯喷管喷口结构，如图1所示，包括：包括S弯段1、上调节片2、下调节片3、两块侧调节片4、两块上侧调节片5、两块下侧调节片6，S弯段1圆形入口连接发动机出口，S弯段1矩形出口上、下、侧边缘分别连接上调节片2、下调节片3、侧调节片4，上调节片2的侧边缘和侧调节片4的上边缘连接上侧调节片5，下调节片3的侧边缘和侧调节片4的下边缘连接下侧调节片6，八块调节片的内壁面构成密封的气流通道，经过S弯段1的发动机高温气体通过此密封通道喷出。

应用本发明技术方案的S弯喷管喷口结构，通过S弯段1对高温发动机部件的遮挡能够增强喷管的红外和雷达隐身性能；通过调节八块调节片能够实现喷口面积变化和矢量推进，相互连接的八块调节片形成的可调密封通道解决了现有技术中机械可调喷管存在漏气损失的问题。

具体地，如图2所示，S弯段1型面从入口先向下偏转，再向上偏转到出口；S弯段1入口截面为圆形，入口直径与发动机尺寸匹配；S弯段1出口截面为矩形，截面宽高比取3～8最佳。

如图1、3所示，上调节片2形状为等腰三角形，顶角角度取70°～85°最佳；上调节片2底边与S弯段1矩形出口上边缘连接，并且上调节片2可以绕S弯段1矩形出口上边缘旋转；上调节片2两条腰分别与两块上侧调节片5的斜边连接。

如图1、4所示，下调节片3的大小、形状与上调节片2相同；下调节片3底边与S弯段1矩形出口下边缘连接，并且下调节片3可以绕S弯段1矩形出口下边缘旋转；下调节片3两条腰分别与两块下侧调节片6的斜边连接。

如图1、2所示，侧调节片4形状为矩形；侧调节片4的一条短边与S弯段2矩形出口侧边缘连接，并且下调节片3可以绕S弯段1矩形出口侧边缘旋转；侧调节片4长边的长度为S弯段1矩形出口长边长度的一半，并且侧调节片4的两条长边分别与上侧调节片5和下侧调节片6的短边连接。

如图1、3所示，上侧调节片5形状为直角三角形，该直角三角形的大小、形状与等腰三角形上调节片2沿底边中线一分为二后一半的大小、形状相同；上侧调节片5的斜边与上调节片2的腰连接，并且当上调节片2旋转时，上侧调节片5绕上调节片2的腰相对旋转；上侧调节片5的短边与侧调节片4上侧的长边连接，并且当侧调节片4旋转时，上侧调节片5绕侧调节片4上侧的长边相对旋转。

如图1、4所述下侧调节片6的大小、形状与上侧调节片5相同；下侧调节片6的斜边与下调节片3的腰连接，并且当下调节片3旋转时，下侧调节片6绕下调节片3的腰相对旋转；下侧调节片6的短边与侧调节片4下侧的长边连接，并且当侧调节片4旋转时，下侧调节片6绕侧调节片4下侧的长边相对旋转。

如图1、2、3所示，在常规状态下，两块侧调节片向外打开到最大角度，上调节片和两块上侧调节片在同一水平面上，下调节片和两块下侧调节片也在同一水平面上，喷流水平无矢量。

如图5、6、7所示，从常规状态变为喷口增大状态，侧调节片向内旋转，上调节片向上旋转，下调节片向下旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为六边形，喷管出口面积增大。

如图8、9所示，从常规状态变为上矢量状态，侧调节片向内旋转，上调节片和下调节片均向上旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为“∧”字型，喷流方向向上；从常规状态变为下矢量状态，侧调节片向内旋转，上调节片和下调节片均向下旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为“V”字型，喷流方向向下，最大推力矢量角可以达到50°。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：包括S弯段和8个调节片，8个调节片沿周向铰接为环形结构；所述环形结构铰接于S弯段的矩形出口，其内壁面构成密封的气流通道，经过S弯段的发动机高温气体通过此密封通道喷出；

8个所述调节片分别为上调节片、下调节片、两块侧调节片、两块上侧调节片、两块下侧调节片；两个所述侧调节片分别铰接于S弯段矩形出口的两侧短边上；所述上调节片、下调节片、两块上侧调节片、两块下侧调节片均为三角形，上调节片和下调节片分别铰接于S弯段矩形出口的两侧长边上，上调节片底边与S弯段矩形出口上边缘铰接，下调节片底边与S弯段矩形出口下边缘铰接；两块上侧调节片分别铰接于两个侧调节片和上调节片之间；两块下侧调节片分别铰接于两个侧调节片和下调节片之间。

2.根据权利要求1所述机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：所述S弯段的型面从入口先向下偏转，再向上偏转到出口；S弯段入口截面为圆形，入口直径与发动机尺寸匹配；S弯段出口截面为矩形，截面宽高比为3~8。

3.根据权利要求1所述机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：所述侧调节片的形状为矩形，其一侧短边与S弯段矩形出口短边侧边缘铰接，能够绕S弯段矩形出口侧边缘旋转；侧调节片长边的长度为S弯段矩形出口长边长度的一半；且侧调节片的两条长边分别与上侧调节片和下侧调节片的短边铰接。

4.根据权利要求1所述机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：所述上调节片形状为等腰三角形，顶角角度取70°~85°；上调节片底边与S弯段矩形出口上边缘铰接，上调节片两条腰分别与两块上侧调节片的斜边铰接。

5.根据权利要求4所述机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：所述上侧调节片形状为直角三角形，其大小、形状与上调节片沿底边中线分割后的一半相同；上侧调节片的斜边与上调节片的腰铰接，当上调节片旋转时，上侧调节片绕上调节片的腰相对旋转；上侧调节片的短边与侧调节片上侧的长边铰接，当侧调节片旋转时，上侧调节片绕侧调节片上侧的长边相对旋转。

6.根据权利要求5所述机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：所述下侧调节片的大小、形状与上侧调节片相同；下侧调节片的斜边与下调节片的腰铰接，当下调节片旋转时，下侧调节片绕下调节片的腰相对旋转；下侧调节片的短边与侧调节片下侧的长边铰接，当侧调节片旋转时，下侧调节片绕侧调节片下侧的长边相对旋转。

7.根据权利要求4所述机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：所述下调节片的大小、形状与上调节片相同；下调节片底边与S弯段矩形出口下边缘铰接，且下调节片能够绕S弯段矩形出口下边缘旋转；下调节片两条腰分别与两块下侧调节片的斜边铰接。

8.根据权利要求1所述机械式可调的S弯喷管喷口结构，其特征在于：所述环形结构在常规状态下，两块侧调节片向外打开到最大角度，上调节片和两块上侧调节片在同一水平面上，下调节片和两块下侧调节片也在同一水平面上，喷流水平无矢量；

所述环形结构从常规状态变为喷口增大状态，侧调节片向内旋转，上调节片向上旋转，下调节片向下旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为六边形，喷管出口面积增大；

所述环形结构从常规状态变为上矢量状态，侧调节片向内旋转，上调节片和下调节片均向上旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为“∧”字型，喷流方向向上；

所述环形结构从常规状态变为下矢量状态，侧调节片向内旋转，上调节片和下调节片均向下旋转，上侧调节片和下侧调节片随动，喷口变为“V”字型，喷流方向向下，最大推力矢量角可以达到50°。

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