[发明专利]一种能够改变喉道面积和出口面积的双喉道喷管及其方法

说明书

本发明公开了一种能够改变喉道面积和出口面积的双喉道喷管及其方法。双喉道喷管包括喷管进口、喷管出口以及顺序连接在喷管进口、喷管出口之间的喷管前部固定段、喷管收敛段、凹腔扩张段、凹腔收敛段，喷管本体型面的各段之间均通过铰链连接，且凹腔扩张段、凹腔收敛段之间的连接位点处的铰链轴a安装在滑轨上；所述滑轨的铺设方向与喷管的轴向一致；所述铰链轴a与动力驱动装置A的动力输出端连接；铰链轴a在动力驱动装置A的作用下，能够沿着滑轨滑动。因此，本发明利用动力驱动装置改变各段活动部件的位置，可实现喷管喉道面积和出口面积的调节；具有结构简单合理，机构运动方式易于实现，效益明显，实用性强。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其是一种应用于航空发动机排气系统的新型结构，具体地说是一种能够改变喉道面积和出口面积的双喉道喷管及其方法。

背景技术

固定几何气动矢量喷管具有不变的几何结构和巧妙的流体控制方式，已经成为航空发动机排气系统领域的研究热点。其中，双喉道气动矢量喷管因其具有推力损失较小，矢量偏转角大且稳定，矢量效率高等优点，是目前主要的研究对象。对于固定几何气动矢量喷管，其喉道面积的变化主要是通过在喷管喉道截面附近注入对称的二次流来实现的。一般来说，使用1％的二次流相对流量可实现3％的当量喉道面积变化。然而，对于要求喉道面积变化达到50％甚至100％的带加力燃烧室的航空发动机来说，超过15％的二次流相对流量是难以接受的。针对双喉道喷管，在改变其喉道面积的同时，其出口面积也需要改变，继续采用对称注入二次流的气动方式来实现喷管喉道面积和出口面积的变化会越发困难。特别地，对于传统的双喉道喷管，其喉道面积与出口面积相等，其喉道面积改变的同时，出口面积也必须相应改变。否则，其将变成一个纯粹的收敛喷管，难以实现双喉道喷管的相应功能。对于出口面积大于喉道面积的扩张型双喉道喷管，当其喉道面积变化时，在喉道面积逐渐增大且大于出口面积的情况下，喷管出口面积也需要增大。因此，开发一种全新的，结构简单且能改变喉道面积和出口面积的双喉道喷管结构具有很强的工程应用价值。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供了一种能够改变喉道面积和出口面积的双喉道喷管及其方法，仅需通过简单的机构运动，即可实现双喉道喷管喉道面积和出口面积的调节。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：

一种能够改变喉道面积和出口面积的双喉道喷管，包括喷管进口、喷管出口以及连接在喷管进口、喷管出口之间的喷管本体型面；喷管本体型面具有四段，包括顺序连接在喷管进口、喷管出口之间的喷管前部固定段、喷管收敛段、凹腔扩张段、凹腔收敛段，喷管收敛段、凹腔扩张段连接位置处的截面为喷管几何喉道截面，凹腔扩张段、凹腔收敛段的连接位置处能够形成凹腔；喷管本体型面的各段之间均通过铰链连接，且凹腔扩张段、凹腔收敛段之间的连接位点处的铰链轴a安装在滑轨上；所述滑轨的铺设方向与喷管的轴向一致；所述铰链轴a与动力驱动装置A的动力输出端连接；铰链轴a在动力驱动装置A的作用下，能够沿着滑轨滑动。

作为本发明的进一步改进，所述凹腔收敛段与动力驱动装置B的动力输出端连接；凹腔收敛段在动力驱动装置B的作用下，能够绕凹腔扩张段、凹腔收敛段之间的连接位点旋转。

作为本发明的进一步改进，动力驱动装置A、动力驱动装置B均为直线驱动机构。

作为本发明的进一步改进，动力驱动装置A为气缸、液压缸或直线电机；动力驱动装置B为气缸、液压缸或直线电机。

本发明的另一个技术目的，是提供一种调整双喉道喷管喉道面积和出口面积的方法，包括以下步骤：

(1)将喷管前部固定段、喷管收敛段、凹腔扩张段、凹腔收敛段顺序连接在喷管进口、喷管出口之间，构成喷管本体型面；各段之间的连接方式均设置为铰链连接；

(2)将凹腔扩张段、凹腔收敛段之间的连接位点处的铰链轴a安装在一沿着喷管本体型面的轴向铺设的滑轨上；

(3)将铰链轴a与动力驱动装置A的动力输出端连接；