[发明专利]一种新型激波控制推力矢量喷管结构

说明书

技术领域：

本发明涉及发动机技术领域，尤其是一种应用于高推重比小涵道军用推力矢量发动机尾喷管，具体地说是一种新型激波控制推力矢量喷管结构。

背景技术：

推力矢量技术的应用可以大大提高火箭、导弹、战斗机的灵活性、机动性、作战效能和生存能力，推力矢量技术往往依赖推力矢量喷管来实现，通常推力矢量喷管可分为两类：机械调节式推力矢量喷管；固定几何气动推力矢量喷管。

机械调节式矢量喷管，需要可活动的鱼鳞片或者复杂的作动系统实现矢量控制，这种喷管结构大大增加了推力系统的重量和造价，而且使得高温环境下的运动件增多，冷却要求提高，可靠性下降，成本增大，不利于高性能发动机技术的发展。近年来，国外众多研究机构有意识地吸收流动控制领域的研究成果，提出了利用流体注入法实现推力矢量的方法，即流体推力矢量FTV(Fluidic Thrust Vectoring)的概念，其作用对象为固定几何喷管，具有结构简单，重量轻，易于维护，系统响应快，隐身性能好等特点。目前基于二次流喷射实现流体推力矢量主要集中在三种控制方法上，即激波矢量控制SVC(Shock Vectoring Controlling)法、喷管喉部偏移TS(Throat Shift)法、逆流CF(Counter Flow)法。尽管每一种方法实现推力矢量的方式不同，但是其控制原理都是利用二次流对主流的干扰形成推力矢量。其中SVC推力技术因其在高设计压比喷管上表现出的优越性而备受关注，自上世纪90年代以来，SVC法开始用于航空发动机排气系统的气动矢量喷管，适用对象包括二元与轴对称收扩喷管，研究主要采用模型试验与数值模拟的手段，研究内容涉及气动参数(包括落压比、次流压比及喷管总温等)、几何参数(包括单喷孔、多喷孔、喷射位置及喷孔面积等)，并提出了该种推力矢量的若干关键技术。然而常规的SVC推力矢量喷管存在引气量大等问题，将对航空发动机的性能将产生严重影响，甚至会使得发动机进口流量降低10％，发动机推力下降20％左右。因此本发明针对常规SVC推力矢量喷管这一缺陷，提出一种激波控制矢量喷管结构一插板/气动结合SVC推力矢量喷管，该喷管特点是在喷管扩张段插入插板或者注入二次流产生斜激波从而改变喷管内气流的流动方向，该技术只产生矢量推力，而不改变喉道面积。在此技术中，插板的几何形状，插板相对高度以及二次流注入量，都会很大程度上影响推力矢量角以及推力矢量效率。

发明内容：

为了克服背景技术中的不足，提高推力矢量喷管的性能，本发明提供了一种新型激波控制推力矢量喷管结构；该结构包括可上下移动插板系统、流量可调的二次流引射系统和密封系统。插板位于喷管的扩张段，插板内开槽以引入二次流；二次流通过管道从发动机压气机引气，经插板内的开槽通道喷射到主流中；密封系统用于防止插板移动过程中产生的漏气；插板通过机械系统控制可上下移动；二次流引气管道上安装阀门以调节二次流注射量。

激波控制矢量喷管工作时，插板通过机械系统控制可上下移动，插板相对高度可以从0变化到最大值，因而产生从零到某一角度的推力矢量角；通过在插板内开槽引入二次流，二次流注射量通过阀门调节，二次流压比可以从0到1.5变化，因而可以得到从零到某一角度的推力矢量角；本发明的最大优势表现在二者的组合工作方式上，将插板调节至一定高度，然后喷射少量(不大于5％)的二次流即可获得理想的推力矢量角度，同时因为二次流流量的引气量较小，对航空发动机的性能影响程度也相应的较小，从而缓解了单纯采用二次流喷射以获得大的推力矢量角时对航空发动机性能的恶劣影响。密封系统用来在调节插板高度时防止漏气而设计的。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

图中1-插板系统；2-二次流引射系统；3-密封系统；‘

具体实施方式：

参照各图，该包括可上下移动插板系统1、流量可调的二次流引射系统2和密封系统3。插板1位于喷管的扩张段，插板内开槽以引入二次流；二次流通过管道从发动机压气机引气，经插板内的开槽通道喷射到主流中；密封系统3用于防止插板移动过程中产生的漏气；插板1通过机械系统控制可上下移动；二次流引气管道上安装阀门以调节二次流注射量。