[发明专利]一种基于导流板的垂直起降型喉道偏移式气动矢量喷管

说明书

本发明公开了一种基于导流板的垂直起降型喉道偏移式气动矢量喷管，包括：所述二喉道前部扩张收敛段的下壁面处布置有固定部以及固定部后侧可绕转轴转动的“菜刀”形导流片，平飞模态下“菜刀”形导流片的头部与固定部的内壁面贴紧封闭，“菜刀”形导流片的内表面与上侧壁面形成二喉道前部的流通通道；垂直起降模态下“菜刀”形导流片转动至其尖点头部触及二喉道前部扩张收敛段的上壁面，通过“菜刀”形导流片不超过90°的转动实现水平流过一喉道的气流不小于90°的向下转向，进而实现平飞模态与垂直起降模态的相互切换。本发明使得矢量喷管在推力矢量性能不受影响的前提下具有了高效、可靠的垂直起降能力，拓宽了它的应用场合。

技术领域

本发明涉及一种基于导流板的垂直起降型喉道偏移式气动矢量喷管，属于推力矢量和垂直起降航空发动机喷管技术领域。

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。同时，如何在尽可能少改变喷管结构的前提下为流体推力矢量喷管赋予更多的功能成为推力矢量喷管新的领域研究方向之一。

而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。一般可以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，其特点时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，矢量角也较为稳定。

常见的喉道偏移式气动矢量喷管仅仅能产生约20°左右的单一方向矢量角，常见用于飞行器俯仰方向的控制。但是对于垂直起降飞行器来说20°左右的矢量角是远远不够的。因此要利用喉道偏移式气动矢量喷管实现垂直起降，要对其原有结构进行适当改进。本发明利用喉道偏移式气动矢量喷管二喉道前部扩张收敛段(凹腔)的型面特征，特殊设计了导流板，巧妙地将推力矢量技术和垂直起降技术融合起来，在推力矢量性能不受影响的前提下帮助其具有了高效、可靠的垂直起降能力，拓宽了它的应用场合。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于导流板的垂直起降型喉道偏移式气动矢量喷管，通过特殊设计的“菜刀”形导流片结构的偏转实现高效、可靠的垂直起降功能，大大拓宽其应用范围。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于导流板的垂直起降型喉道偏移式气动矢量喷管，包括平飞模态下依次连通的喷管进口、一喉道前部等直段、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；

其中，所述二喉道前部扩张收敛段(即二喉道前部扩张段、二喉道前部收敛段的结合)的下壁面处布置有与一喉道下壁面相接的固定部以及固定部后侧可绕转轴转动的“菜刀”形导流片，平飞模态下“菜刀”形导流片的头部与固定部的内壁面贴紧封闭，“菜刀”形导流片的内表面与上侧壁面形成二喉道前部的流通通道；

由平飞模态切换至垂直起降模态时“菜刀”形导流片绕转轴转动至其尖点头部触及二喉道前部扩张收敛段的上壁面，通过“菜刀”形导流片绕转轴不超过90°的转动实现水平流过一喉道的气流不小于90°的向下转向，进而实现平飞模态至垂直起降模态的切换。