一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管的制作方法

1.本发明属于高超声速飞行器组合动力装置领域，涉及一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管。本发明解决了传统高超声速飞行器动力装置喷管在非设计点状态遇到的推力性能严重下降问题。


背景技术：

2.高超声速飞行器一般采用组合动力装置进行驱动，常用的组合动力模式包括涡轮基冲压发动机和火箭基冲压发动机。
3.传统冲压发动机单边膨胀喷管可在设计点状态获得较高的推力性能，但当发动机工作状态偏离设计点状态时，由于喷管膨胀边面积过大易发生推力下降和流动分离问题。因此需要设计一种可提高单边膨胀喷管非设计点性能的喷管方案，以使冲压发动机单边膨胀喷管在偏离设计点状态时仍能获得较好的推力性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管，保证常规单边膨胀喷管功能的同时，在喷管非设计点具有更加优良的推力性能，弥补常规单边膨胀喷管在非设计点推力效率偏低的缺陷。
5.本发明的技术方案：
6.一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管，包括固定筒体1、上作动筒2、上拉杆3、上收敛调节板4、上扩张调节板5、上随动调节板6、膨胀边7、下作动筒8、下摇臂9、下拉杆10、下收敛调节板11、下扩张调节板12、下随动调节板13和上摇臂17；
7.固定筒体1是整个喷管的装配基础，前端与发动机相连。上作动筒2和下作动筒8通过支点以铰接的方式固定在固定筒体1上，上收敛调节板4和下收敛调节板11通过铰链与固定筒体1连接。上作动筒2依次通过上摇臂17和上拉杆3驱动上收敛调节板4，下作动筒8依次通过下摇臂9和下拉杆10驱动下收敛调节板11。膨胀边7与飞机固定连接，上随动调节板6通过铰链与膨胀边7相连，下随动调节板13通过铰链与飞机固定部分相连。上扩张调节板5与上收敛调节板4通过铰链连接，与上随动调节板6通过滑动结构连接。下扩张调节板12与下收敛调节板11通过铰链连接，与下随动调节板13通过滑动结构连接。上述连接机构形成了一个两端均为固定铰链的喉部面积可调节喷管运动机构。
8.进一步地，膨胀边7形面为平面或曲面。
9.上作动筒2为上收敛调节板4、上扩张调节板5和上随动调节板6的驱动源，当上作动筒2伸长时，上收敛调节板4向下转动，上扩张调节板5向下移动，上随动调节板6向下转动的同时与上扩张调节板5发生滑动。
10.下作动筒8为下收敛调节板11、下扩张调节板12和下随动调节板13的驱动源，当下作动筒8伸长时，下收敛调节板11向上转动，下扩张调节板12向上移动，下随动调节板13向上转动的同时与下扩张调节板12发生滑动。
11.当上作动筒2和下作动筒8同步调节时，上收敛调节板4和下收敛调节板11同步运动，实现对喷管喉部面积的调节。
12.当上作动筒2和下作动筒8异步调节时，上收敛调节板4和下收敛调节板11异步运动，实现对喷管喉部面积调节的同时，实现喷管排气方向的改变，使喷管具有矢量功能。
13.喷管上扩张调节板5和下扩张调节板12形成的对称线14确定了喷管的排气方向。
14.当上作动筒2伸长量大于下作动筒8时，喷管排气方向偏离水平面向上，可实现向上的推力矢量。
15.当上作动筒2伸长量小于下作动筒8时，喷管排气方向偏离水平面向下，可实现向下的推力矢量。
16.本发明提供的具有矢量调节能力的单边膨胀喷管，其优点在于：保证常规单边膨胀喷管喉部面积可调节的功能，具有矢量调节功能，使单边膨胀喷管在非设计点同样可以获得较高的推力性能。
附图说明
17.图1具有矢量调节能力的单边膨胀喷管主视图。
18.图2向上矢量偏转状态。
19.图3向下矢量偏转状态。
20.图中：1固定筒体、2上作动筒、3拉杆、4上收敛调节板、5上扩张调节板、6上随动调节板、7膨胀边、8下作动筒、9下摇臂、10拉杆、11下收敛调节板、12下扩张调节板、13下随动调节板、14对称线、15喷管排气方向上偏移、16喷管排气方向下偏移、17上摇臂。
具体实施方式
21.一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管，包括固定筒体1、上作动筒2、上拉杆3、上收敛调节板4、上扩张调节板5、上随动调节板6、膨胀边7、下作动筒8、下摇臂9、下拉杆10、下收敛调节板11、下扩张调节板12、下随动调节板13和上摇臂17；
22.固定筒体1是整个喷管的装配基础，前端与发动机相连。上作动筒2和下作动筒8通过支点以铰接的方式固定在固定筒体1上，上收敛调节板4和下收敛调节板11通过铰链与固定筒体1连接。上作动筒2依次通过上摇臂17和上拉杆3驱动上收敛调节板4，下作动筒8依次通过下摇臂9和下拉杆10驱动下收敛调节板11。膨胀边7与飞机固定连接，上随动调节板6通过铰链与膨胀边7相连，下随动调节板13通过铰链与飞机固定部分相连。上扩张调节板5与上收敛调节板4通过铰链连接，与上随动调节板6通过滑动结构连接。下扩张调节板12与下收敛调节板11通过铰链连接，与下随动调节板13通过滑动结构连接。上述连接机构形成了一个两端均为固定铰链的喉部面积可调节喷管运动机构。
23.进一步地，膨胀边7形面为平面或曲面。
24.上作动筒2为上收敛调节板4、上扩张调节板5和上随动调节板6的驱动源，当上作动筒2伸长时，上收敛调节板4向下转动，上扩张调节板5向下移动，上随动调节板6向下转动的同时与上扩张调节板5发生滑动。
25.下作动筒8为下收敛调节板11、下扩张调节板12和下随动调节板13的驱动源，当下作动筒8伸长时，下收敛调节板11向上转动，下扩张调节板12向上移动，下随动调节板13向
上转动的同时与下扩张调节板12发生滑动。
26.当上作动筒2和下作动筒8同步调节时，上收敛调节板4和下收敛调节板11同步运动，实现对喷管喉部面积的调节。
27.当上作动筒2和下作动筒8异步调节时，上收敛调节板4和下收敛调节板11异步运动，实现对喷管喉部面积调节的同时，实现喷管排气方向的改变，使喷管具有矢量功能。
28.喷管上扩张调节板5和下扩张调节板12形成的对称线14确定了喷管的排气方向。
29.当上作动筒2伸长量大于下作动筒8时，喷管排气方向偏离水平面向上，可实现向上的推力矢量。
30.当上作动筒2伸长量小于下作动筒8时，喷管排气方向偏离水平面向下，可实现向下的推力矢量。


技术特征：
1.一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管，其特征在于，包括固定筒体(1)、上作动筒(2)、上拉杆(3)、上收敛调节板(4)、上扩张调节板(5)、上随动调节板(6)、膨胀边(7)、下作动筒(8)、下摇臂(9)、下拉杆(10)、下收敛调节板(11)、下扩张调节板(12)、下随动调节板(13)和上摇臂(17)；固定筒体(1)是整个喷管的装配基础，前端与发动机相连；上作动筒(2)和下作动筒(8)通过支点以铰接的方式固定在固定筒体(1)上，上收敛调节板(4)和下收敛调节板(11)通过铰链与固定筒体(1)连接；上作动筒(2)依次通过上摇臂(17)和上拉杆(3)驱动上收敛调节板(4)，下作动筒(8)依次通过下摇臂(9)和下拉杆(10)驱动下收敛调节板(11)；膨胀边(7)与飞机固定连接，上随动调节板(6)通过铰链与膨胀边(7)相连，下随动调节板(13)通过铰链与飞机固定部分相连；上扩张调节板(5)与上收敛调节板(4)通过铰链连接，与上随动调节板(6)通过滑动结构连接；下扩张调节板(12)与下收敛调节板(11)通过铰链连接，与下随动调节板(13)通过滑动结构连接。2.根据权利要求1所述的一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管，其特征在于，膨胀边(7)形面为平面或曲面。

技术总结
一种具有矢量调节能力的单边膨胀喷管，属于高超声速飞行器组合动力装置领域。包括固定筒体、上作动筒、上拉杆、上收敛调节板、上扩张调节板、上随动调节板、膨胀边、下作动筒、下摇臂、下拉杆、下收敛调节板、下扩张调节板、下随动调节板和上摇臂。上作动筒为上收敛调节板、上扩张调节板和上随动调节板的驱动源，当上作动筒伸长时，上收敛调节板向下转动，上扩张调节板向下移动，上随动调节板向下转动的同时与上扩张调节板发生滑动。下作动筒为下收敛调节板、下扩张调节板和下随动调节板的驱动源，当下作动筒伸长时，下收敛调节板向上转动，下扩张调节板向上移动，下随动调节板向上转动的同时与下扩张调节板发生滑动。时与下扩张调节板发生滑动。时与下扩张调节板发生滑动。


技术研发人员：汪东 李宪开 蔡伊雯 尹超
受保护的技术使用者：沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司
技术研发日：2021.11.05
技术公布日：2022/1/11