一种旁路式双喉道气动矢量喷管及其控制方法
本发明公开了一种旁路式双喉道气动矢量喷管及其控制方法，包括旁路式无源气动矢量喷管，所述喷管设计有可调节三角块，本发明将二元旁路式气动矢量喷管一喉道前收敛段，旁路通道前段和转折段内侧壁面构成的三角形结构设计为可调节三角块，通过几何调节一喉道最小几何截面积或气动调节一喉道最小气动流通截面积，从而改变喷管流量从而匹配发动机大范围工作需求。所述可调三角块由机理不同可以分为几何调节方法和气动调节方法。本发明在不影响旁路式气动矢量喷管原有矢量性能形况下，通过结构简单的可调三角块，解决喷管无法大范围调节流量的问题，进一步扩大了气动矢量喷管的应用场景。
发明专利
CN202311502989.1
2023-11-13
CN117569946A
2024-02-20
F02K1/11(2006.01)
南京航空航天大学
董晗;徐惊雷;黄帅;潘睿丰;张玉琪;兰炳松;李亦
210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
丁回国
江苏;32
1.一种旁路式双喉道气动矢量喷管，其特征在于，包括喷管本体，所述喷管本体包括等直段(1)、凹腔扩张段(9)和凹腔收敛段(11)： 所述喷管本体的两个侧面均开设有三条导轨：可调三角块气动调节导轨(12)、可调三角块几何快速调节导轨(13)、可调三角块几何矢量补偿调节导轨(15)； 所述等直段(1)对称设有可调三角块(4)，所述可调三角块(4)两侧设有转轴(14)，所述转轴(14)滑动连接于三条所述导轨，所述可调三角块(4)的底部设有旁路通道开关(7)，所述旁路通道开关(7)滑动连接于所述喷管本体； 两个所述可调三角块(4)的顶点连线形成的面为喷管一喉道(5)的截面，所述凹腔收敛段(11)一侧的面为喷管二喉道(10)的截面； 所述可调三角块(4)的一侧形成一喉道前部收敛段(3)； 所述可调三角块(4)和所述喷管本体之间形成旁路通道，所述旁路通道包括旁路通道前段(6)、旁路通道开关(7)和旁路通道转折段(8)； 定义所述喷管壁面(1)的水平方向上的中心截面为喷管对称面(2)。 2.根据权利要求1所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管，其特征在于，所述双喉道气动矢量喷管为矩形、正方形、梯形或平行四边形的二元构型。 3.根据权利要求1所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管，其特征在于，所述可调三角块(4)通过作动机构进行旋转和平移。 4.根据权利要求1所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管，其特征在于，所述可调三角块(4)的大小可变。 5.根据权利要求1所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管的控制方法，其特征在于，所述可调三角块(4)滑动连接于所述可调三角块几何快速调节导轨(13)：当所述可调三角块(4)向着所述喷管对称面(2)进行移动时，所述喷管一喉道(5)的截面面积减小，喷管为小流量工况；当所述可调三角块(4)远离所述喷管对称面(2)进行移动时，所述喷管一喉道(5)的截面积增加，喷管为大流量工况。 6.根据权利要求1所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管的控制方法，其特征在于，在调节所述旁路通道开关(7)时，通过调节可调三角块(4)进行矢量微调：所述可调三角块(4)滑动连接于所述可调三角块几何矢量补偿调节导轨(15)，当所述可调三角块(4)远离所述喷管二喉道(10)的截面进行移动时，所述喷管一喉道(5)的截面面积增大，补偿因为所述旁路通道开关(7)进行矢量调节时产生的流量变化或相对大流量工况；当所述可调三角块(4)向着所述喷管二喉道(10)的截面进行移动时，所述喷管一喉道(5)的截面面积减小，补偿因为所述旁路通道开关(7)进行矢量调节时产生的流量变化或相对小流量工况。 7.根据权利要求1所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管的控制方法，其特征在于，所述可调三角块(4)滑动连接于所述可调三角块气动调节导轨(12)进行水平方向上的滑动：当所述可调三角块(4)远离所述喷管二喉道(10)的截面进行移动时，旁路通道转折段(8)的出口面积增大，旁路中二次流流速减缓，对主流冲击作用减弱，喷管一喉道(5)的截面气动流通截面积增加，双喉道气动矢量喷管为大流量工况；当所述可调三角块(4)向着所述喷管二喉道(10)的截面进行移动时，旁路通道转折段(8)的出口面积减小，旁路中二次流流速增加，对主流冲击作用增强，喷管一喉道(5)的截面气动流通截面积减小，双喉道气动矢量喷管为小流量工况。 8.根据权利要求5所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管的控制方法，其特征在于，可调三角块内侧尖点之间的距离L1与双喉道气动矢量喷管的进口高度H满足0.1914≤L1/H≤0.4886；在保证有效矢量效果的前提下，L1与H满足0.2783≤L1/H≤0.4283。 9.根据权利要求6所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管的控制方法，其特征在于，所述可调三角块(4)滑动连接于所述可调三角块几何矢量补偿调节导轨(15)，可调三角块内侧尖点之间的距离L1与双喉道气动矢量喷管的进口高度H满足0.2783≤L1/H≤0.3842。 10.根据权利要求7所述的一种旁路式双喉道气动矢量喷管的控制方法，其特征在于，所述可调三角块(4)的顶点与喷管一喉道(5)下游侧尖点水平距离L2与喷管进口高度H满足0.08753≤L2/H≤0.3501。