CN114776467A - 一种轴对称收扩喷管单环控制机构 - Google Patents
一种轴对称收扩喷管单环控制机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114776467A CN114776467A CN202210395139.5A CN202210395139A CN114776467A CN 114776467 A CN114776467 A CN 114776467A CN 202210395139 A CN202210395139 A CN 202210395139A CN 114776467 A CN114776467 A CN 114776467A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- convergent
- expansion
- adjusting
- ring
- control mechanism
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 17
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000916 dilatatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
- F02K1/11—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted eyelids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
本申请属于航空燃机领域，特别涉及一种轴对称收扩喷管单环控制机构，其外侧周向安装多个作动筒，作动筒的作动轴均铰接同一调节环；筒体后端铰接有周向分布的收敛调节片，每个收敛调节片的后端铰接一个扩张调节片；收敛调节片通过收敛拉杆与调节环铰接，筒体的外侧周向铰接多个固定拉杆，固定拉杆铰接同一个支撑环，扩张调节片的后端通过圆柱副铰接有外调节片，外调节片另一端与支撑环铰接，扩张调节片通过扩张拉杆与支撑环铰接，本申请能够实现喷管的同步控制，并且结构简单，节省空间。
Description
技术领域
本申请属于航空燃机领域，特别涉及一种轴对称收扩喷管单环控制机构。
背景技术
轴对称收扩喷管由于具备良好的推力特性，目前该类喷管仍为应用最多的喷管类型，该类喷管内流型面为收敛-扩张型面，由可活动的调节片、密封片相互叠压组成喷管的内流道，作动系统通过调节机构改变收敛段调节片/密封片和扩张段调节片/密封片的开度，进而对喉道面积和出口面积进行调节。可调轴对称收扩喷管的作动系统和调节机构有很多种方案，方案的选取取决于飞机、发动机对喷管性能参数的要求、最大外廓尺寸的限制、传统的成熟的设计方法、作动系统附件的成熟程度等，基本上可分为两类：一类为双环调节，即喷管有2套作动系统，对喉道面积和出口面积分别进行调节；另一类为单环调节，即喉道面积和出口面积的调节共用一套作动系统。单环调节方案的喷管只有1套作动系统，主要用于喷管喉道面积的调节，出口面积一般是通过机械定位或机械定位与气动定位相结合的方式来确定。出口面积的机械定位是通过1套随动机构实现的，它是将扩张段、收敛段、拉杆组成的四连杆机构，在调节喉道面积的同时出口面积也作相应的变化。在设计中必须对连杆机构进行优化，以兼顾全部飞行状态，并保持主要状态下有高的推力特性。该方式的优点是结构和调节都简单，重量较轻，
轴对称喷管的作动系统通常放置在加力筒体上，作动系统在筒体上周向均匀布置，占用较长的筒体轴向空间；常规的加力筒体轴向长度较长，有较富裕的空间供喷管作动系统布置。但随着发动机功能的越来越复杂，可调结构越来越多，加力筒体上也需要布置其它流道面积调节机构，因此急需提出一种更为简洁的轴对称喷管控制机构，以适应新的需求；同时随着航空发动机轻质化的不断要求，结构简洁重量更轻的喷管控制机构方案的需求更加迫切。
轴对称喷管的作动系统通常放置在加力筒体上，作动系统在筒体上周向均匀布置，占用较长的筒体轴向空间；常规的加力筒体轴向长度较长，有较富裕的空间供喷管作动系统布置。但随着发动机功能的越来越复杂，可调结构越来越多，加力筒体上也需要布置其它流道面积调节机构，因此急需提出一种更为简洁的轴对称喷管控制机构，以适应新的需求；同时随着航空发动机轻质化的不断要求，结构简洁重量更轻的喷管控制机构方案的需求更加迫切。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种轴对称收扩喷管单环控制机构，包括：
筒体，其外侧周向安装多个作动筒，作动筒的作动轴均铰接同一调节环；筒体后端铰接有周向分布的收敛调节片，每个收敛调节片的后端铰接一个扩张调节片；扩张调节片通过扩张拉杆与调节环铰接，收敛调节片通过收敛拉杆与调节环铰接，扩张调节片的后端通过圆柱副铰接有外调节片，外调节片另一端与支撑环铰接。
优选的是，相邻两个外调节片之间边缘处层叠布置。
优选的是，扩张调节片和外调节片的后端进行锯齿修型。
优选的是，作动筒的数量是收敛调节片数量的0.1～0.5。
优选的是，作动筒沿筒体周向等间距布置。
优选的是，每个收敛调节片与收敛拉杆夹角之间具有收敛段限位器，收敛段限位器在收敛调节片与收敛拉杆达到预设角度后与两者接触从而实现限位。
优选的是，每个扩张调节片与扩张拉杆之间具有扩张段限位器，扩张段限位器在扩张调节片与扩张拉杆达到预设角度后与两者接触从而实现限位。
优选的是，相邻两个收敛调节片以及相邻两个扩张调节片的边缘之间相互层叠。
优选的是，相邻两个收敛调节片以及相邻两个扩张调节片的边缘层叠处设置有密封片。
本申请的优点包括：通过周向均匀布置的多个作动筒，通过一个调节环将多个作用力联动成一个统一而且同步的力，能够避免作动筒意外情况使个别调节片无法按照正常情况运转，并且在实际过程中，调节片因为个体差异产生不同的调节片在同样的作动筒下运动效果不同，支撑环能够统一力的大小，并且在个别作动筒鼓掌时依旧可以正常使用。减少作动筒数量，节省喷管作动系统对加力筒体空间的占用；减少作动筒连接管路数量，提升可装配性；简化喷管控制机构，减少零件数量，使喷管重量更轻。
同时，收敛拉杆(5)、扩张拉杆(6)、收敛调节片(7)、扩张调节片(8)构成平面四杆机构，扩张拉杆(6)、扩张调节片(8)、外调节片(9)通过高副构成四杆机构，两个四杆机构同时用调节环提供动力，能够大大减少机构的联机连接数量，同时采用的连接环形式，能够给予上述机构的稳定性，上述的高副为圆柱副，上述圆柱副具体是包括一个圆轴置于一个通槽形成既可以旋转又可以平移的方式，能够大大减少喷管的结构连接，并且配合调节环具有优良的稳定性。
附图说明
图1是轴对称收扩喷管控制机构示意图；
图2轴对称收扩喷管结构示意图
图3轴对称收扩喷管结构示意图
其中，1-筒体；2-作动筒安装座；3-作动筒；4-调节环；5-收敛拉杆；6-扩张拉杆；7-收敛调节片；8-扩张调节片；9-外调节片；10-收敛密封片；11-扩张密封片；12-收敛段限位器；13-扩张段限位器；14-扩张段限位器。A-扩张拉杆铰接点；B-收敛拉杆铰接点；C-外调节片铰接点。
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方式中的附图，对本申请实施方式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。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，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方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
如图1～3所示，确定轴对称收扩喷管的结构组成方案；轴对称收扩喷管主要有筒体1、作动筒安装座2、作动筒3、调节环4、收敛拉杆5、扩张拉杆6、收敛调节片7、扩张调节片8、外调节片9、收敛密封片10、扩张密封片11、收敛段限位器12、扩张段限位器13、扩张段限位器14等部分组成。
筒体1、调节环4数量为1个；作动筒安装座2、作动筒3数量为3个，周向均匀布置；扩张拉杆6、收敛调节片7、扩张调节片8、外调节片9、收敛密封片10、扩张密封片11、收敛段限位器12、扩张段限位器13、扩张段限位器14数量为15个，周向均匀布置；收敛拉杆5为30个；轴向均匀布置。
喷管控制机构运动原理为：作动筒驱动调节环运动，调节环带动收敛拉杆、带动扩张拉杆、带动外调节片一起运动，收敛拉杆连接收敛调节片从而调节喷管喉道面积，扩张拉杆连接扩张调节片从而改变喷管出口面积，外调节片一端与调节环铰接，一端与扩张调节片滑动连接，外调节片随扩张调节片的运动而运动；该方案的扩张拉杆、外调节片铰接点直接固定在调节环上，该方案省略了一个支撑环结构，可以有效减少零件数量，是喷管机构更为紧凑；
为了提升雷达隐身性能扩张调节片和外调节片出口进行锯齿修型设计；外调节片相邻两片之间叠加设计；
相邻两片收敛调节片之间放置收敛密封片，收敛密封片上的限位器挂在两调节片上起到限位的作用；相邻两片扩张调节片之间放置扩张密封片，扩张密封片上的限位器挂在两扩张调节片上起到限位的作用。
通过周向均匀布置的多个作动筒，通过一个调节环将多个作用力联动成一个统一而且同步的力，能够避免作动筒意外情况使个别调节片无法按照正常情况运转，并且在实际过程中，调节片因为个体差异产生不同的调节片在同样的作动筒下运动效果不同，支撑环能够统一力的大小，并且在个别作动筒鼓掌时依旧可以正常使用。减少作动筒数量，节省喷管作动系统对加力筒体空间的占用；减少作动筒连接管路数量，提升可装配性；简化喷管控制机构，减少零件数量，使喷管重量更轻。
同时，收敛拉杆、扩张拉杆、收敛调节片、扩张调节片构成平面四杆机构，扩张拉杆、扩张调节片、外调节片通过高副构成四杆机构，两个四杆机构同时用调节环提供动力，能够大大减少机构的联机连接数量，同时采用的连接环形式，能够给予上述机构的稳定性，上述的高副为圆柱副，上述圆柱副具体是包括一个圆轴置于一个通槽形成既可以旋转又可以平移的方式，能够大大减少喷管的结构连接，并且配合调节环具有优良的稳定性。
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 (9)
1.一种轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，包括：
筒体(1)，其外侧周向安装多个作动筒(3)，作动筒(3)的作动轴均铰接同一调节环(4)；筒体(1)后端铰接有多个周向分布的收敛调节片(7)，每个收敛调节片(7)的后端铰接一个扩张调节片(8)；扩张调节片(8)通过扩张拉杆(6)与调节环(4)铰接，收敛调节片(7)通过收敛拉杆(5)与调节环(4)铰接，扩张调节片(8)的后端通过圆柱副铰接有外调节片(9)，外调节片(9)另一端与支撑环(6)铰接。
2.如权利要求1所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，相邻两个外调节片(9)之间边缘处层叠布置。
3.如权利要求1所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，扩张调节片(8)和外调节片(9)的后端进行锯齿修型。
4.如权利要求1所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，作动筒(3)的数量是收敛调节片(7)数量的0.1～0.5。
5.如权利要求1所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，作动筒(3)沿筒体(1)周向等间距布置。
6.如权利要求1所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，每个收敛调节片(7)与收敛拉杆(5)夹角之间具有收敛段限位器(14)，收敛段限位器(14)在收敛调节片(7)与收敛拉杆(5)达到预设角度后与两者接触从而实现限位。
7.如权利要求1所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，每个扩张调节片(8)与扩张拉杆(6)之间具有扩张段限位器(15)，扩张段限位器(15)在扩张调节片(8)与扩张拉杆(6)达到预设角度后与两者接触从而实现限位。
8.如权利要求1所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，相邻两个收敛调节片(7)以及相邻两个扩张调节片(8)的边缘之间相互层叠。
9.如权利要求8所述的轴对称收扩喷管单环控制机构，其特征在于，相邻两个收敛调节片(7)以及相邻两个扩张调节片(8)的边缘层叠处设置有密封片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210395139.5A CN114776467A (zh) | 2022-04-14 | 2022-04-14 | 一种轴对称收扩喷管单环控制机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210395139.5A CN114776467A (zh) | 2022-04-14 | 2022-04-14 | 一种轴对称收扩喷管单环控制机构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114776467A true CN114776467A (zh) | 2022-07-22 |
Family
ID=82429239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210395139.5A Pending CN114776467A (zh) | 2022-04-14 | 2022-04-14 | 一种轴对称收扩喷管单环控制机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114776467A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115585073A (zh) * | 2022-08-31 | 2023-01-10 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 金属弹性密封结构动态密封性能的试验装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113250854A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-13 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种喷管结构 |
| CN113530706A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-22 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 一种发动机尾喷管的主动调节片与主动调节片的连接结构 |
| CN114017198A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-08 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种轴对称收扩喷管 |
| CN114109645A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种轴对称收扩喷管运动机构 |
-
2022
- 2022-04-14 CN CN202210395139.5A patent/CN114776467A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113250854A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-13 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种喷管结构 |
| CN113530706A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-22 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 一种发动机尾喷管的主动调节片与主动调节片的连接结构 |
| CN114017198A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-08 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种轴对称收扩喷管 |
| CN114109645A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种轴对称收扩喷管运动机构 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115585073A (zh) * | 2022-08-31 | 2023-01-10 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 金属弹性密封结构动态密封性能的试验装置 |
| CN115585073B (zh) * | 2022-08-31 | 2024-04-16 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 金属弹性密封结构动态密封性能的试验装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3500645A (en) | Thrust reverser | |
| US4176792A (en) | Variable area exhaust nozzle | |
| US5150839A (en) | Nozzle load management | |
| US5054285A (en) | Thrust reverser for turbofan engine | |
| CN114017198A (zh) | 一种轴对称收扩喷管 | |
| US4361281A (en) | Exhaust nozzle | |
| US3954225A (en) | Apparatus for controlling exhaust nozzle flaps | |
| EP3816424B1 (en) | An exhaust nozzle for a gas turbine engine | |
| KR100453669B1 (ko) | 축대칭수렴/확대배기노즐 | |
| US4049199A (en) | Nozzles for gas turbine engines | |
| EP3816425B1 (en) | An exhaust nozzle for a gas turbine engine | |
| US10125622B2 (en) | Splayed inlet guide vanes | |
| GB1159314A (en) | Variable Area Convergent/Divergent Jet Propulsion Nozzle System | |
| CN114776467A (zh) | 一种轴对称收扩喷管单环控制机构 | |
| EP3336340B1 (en) | An actuation mechanism for a convergent/divergent gas turbine nozzle | |
| US5176323A (en) | Reduced weight nozzle actuation mechanism | |
| WO2007122368A1 (en) | Variable area exhaust nozzle | |
| US20130092756A1 (en) | Variable area nozzle for gas turbine engine | |
| CN114109645B (zh) | 一种轴对称收扩喷管运动机构 | |
| CN112610333A (zh) | 一种宽域组合发动机三通道轴对称可调进气道 | |
| CN114776468A (zh) | 一种轴对称收扩喷管双环控制机构 | |
| US4000611A (en) | Variable area, load balancing nozzle | |
| GB2588651A (en) | An exhaust nozzle | |
| EP3892545B1 (en) | Exhaust nozzle assembly, propulsion system employing the exhaust nozzle assembly, and aircraft employing the propulsion system | |
| EP3282116B1 (en) | Aircraft gas turbine engine nacelle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |