带隔板流体控制二元矢量喷管及其矢量推力产生和控制方法

摘要

本发明为一种航空发动机或机动导弹用的带隔板流体控制二元矢量喷管，包括喷管本体，该喷管本体的内流道包括顺序连接的喉道前面的收敛段、喉道后面的扩张段。扩张段内的安装有隔板，处于隔板后的喷管横壁开有可引入高压气体的孔/缝、以及喷管横壁上设有用于隐埋隔板凸板的凹槽，隔板可以绕其安装轴自由转动，隔板与喷管壁内壁面形成压力空腔，控制引入高压气体的压力大小，进而控制压力空腔内气体压力大小，进而控制隔板的转动，最终使得主流实现偏转，实现矢量推力；本发明实现矢量推力的同时，较一般流体控制法实现矢量推力的矢量效率大，隔板板无须机械驱动机构，重量轻，结构简单。

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体控制带隔板二元矢量喷管及其矢量推力产生和 控制方法，其主要应用于推力矢量航空发动机、机动导弹等所有需要矢 量推力的推进系统。

背景技术

随着科学技术的发展，航发发动机对推力矢量的需求越来越大。如 何有效的实现矢量推力是各国研究的一个热点，流体控制法较传统的机 械式喷管有结构简单，重量轻等优点，但一般的流体控制法实现推力矢 量，喷管需引入2.5%-10%主流流量的引气（通常从压气机引气），改变 主流喷出方向，其矢量效率（矢量角/引气流量占主流流量的百分比）较 小。为了尽可能的用少量引气实现尽可能大的矢量推力，改进矢量喷管， 提高矢量效率具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能控制气流喷出方向的二元矢量喷管。

根据本发明的一个方面，提供了一种带隔板流体控制二元矢量喷管， 其特征在于包括喷管本体，以及安装在喷管内的隔板；

喷管本体的内流道包括：喷管收缩段、喷管喉道、喷管扩张段，其 中，喷管收缩段、喷管喉道、喷管扩张段顺序连接；

隔板，其安装于喷管扩张段内，用于与喷管壁内面形成压力空腔， 并通过所述隔板的转动改变主流流动的方向产生矢量推力。

根据本发明的一个进一步的方面，提供了基于上述带隔板流体控制 二元矢量喷管的矢量推力产生和控制方法，其特征在于包括：

当不需要矢量推力时，停止引气，从而使隔板在喷管内的主流的压 力作用下，并使隔板底板贴合在喷管的内壁面上，从而使喷管与普通喷 管无异；

当需要推力矢量时，开启引气，使高压气体经孔/缝引入，使隔板转 动从而与喷管壁面形成压力空腔，由此改变主流的喷出流向，实现推力 矢量角。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的流体控制带隔板二元矢量喷管的 结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的流体控制带隔板二元矢量喷管内 的隔板结构示意图。

图3是图1所示的本发明实施例的流体控制带隔板二元矢量喷管出 口平面示意图。

图4是图3所示的本发明实施例的流体控制带隔板二元矢量喷管的 立体示意图。

附图标号：

喷管收缩段1、喷管横壁2、喷管喉道3、喷管扩张段4、孔/缝5、 喷管与隔板形成的压力空腔6、凹槽7、隔板8、隔板安装轴9、隔板凸 板10、隔板底板11，喷管纵壁12。

具体实施方式

为了实现喷管喷出气流转向，如图1和3所示的根据本发明的一个 实施例的一种流体控制带隔板二元矢量喷管包括：

喷管本体的内流道，包括喉道前部收缩段1、喷管喉道3、喷管扩张 段4，其中，喷管收缩段1、喷管喉道3、喷管扩张段4、顺序连接；

喷管扩张段4内安装可自由转动的隔板8，隔板8的安装轴9的两 端安装在喷管纵壁12（图3）上，整个安装轴紧靠喷管横壁2处的喷管 内壁面。隔板8与喷管横壁的内壁面之间可形成压力空腔6；

设置在压力空腔6所在范围内的喷管壁面上可引入高压气体的孔/缝 5。

图4是图3所示的本发明实施例的流体控制带隔板二元矢量喷管的 立体示意图。

根据本发明的一个进一步的实施例，如图1和2所示，上述流体控 制带隔板二元矢量喷管还包括：设置在喷管扩张段4的壁面上的、用于 隐埋隔板凸板10的凹槽7。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，隔板8具有大体T形的外 形，并包括：安装轴9，隔板8可绕安装轴9自由转动；隔板凸板10； 隔板底板11。

当不需要矢量推力时，停止引气。由于喷管内的主流有较高的压力， 隔板8受到到喷管内的主流的压力，隔板凸板10自行插入喷管壁面上的 凹槽7，隔板底板11贴合在喷管的内壁面上，此时喷管与普通喷管无异。 当需要推力矢量时，开启引气，高压气体经孔/缝5引入，使隔板8转动 从而与喷管壁面形成压力空腔6，由此改变主流的喷出流向，实现推力 矢量角。在隔板凸板10完全脱离凹槽7前，因为压力空腔6是封闭的， 高压引气不能流出，理论上引气流量为零即可产生矢量推力；当进一步 提高引气压力，隔板转角变大，使隔板凸板10完全脱离凹槽7时，压力 空腔6不再封闭，高压气体从压力空腔6流出，形成次流。

根据本发明的一个进一步的实施例，通过开启和/或关闭喷管上侧和 下侧的引气，实现喷管内主流向上或者向下偏转，从而产生向上或者向 下的矢量推力，控制引气压力的大小来控制推力矢量角的大小。

本发明的优点包括：

本发明为安装在航空发动机上的矢量喷管，其结构简单、重量轻、 不引起或者引气很小的情况下即可获得较大的矢量推力，矢量量效率高 等优点。