一种调节喷管膨胀比的机构及其动态性能分析方法
本发明一种调节喷管膨胀比的机构及其动态性能分析方法，属于发动机尾喷管领域；包括壳体，壳体内入口段设置有中心体，在中心体上耦合有喉道面积调节组件和出口面积调节组件，由驱动组件对两组调节组件进行同步驱动控制；壳体的出口段上下壁面为角度可调式出口调节板；喉道面积调节组件的调节端与中心体连接，其驱动端与驱动组件连接，通过驱动组件控制驱动端运动，进而带动调节端进行扩展或收敛，以完成喉道面积的调节；出口面积调节组件安装于喉道面积调节组件的驱动端与壳体的出口调节板之间，与驱动端随动并带动出口调节板调节角度，以完成出口面积的调节。该机构能够控制喷管喉道与出口面积的同步调节，进而实现了喷管的多种膨胀比调节。
发明专利
CN202410576803.5
2024-05-09
CN118361332A
2024-07-18
F02K1/08(2006.01)
西北工业大学
马尚君;王笑伟;景婷婷;赵征
710072 陕西省西安市碑林区友谊西路127号
西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙)
云燕春
陕西;61
1.一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：包括作为二元喷口的壳体，壳体内入口段设置有中心体，在中心体上耦合有喉道面积调节组件和出口面积调节组件，由驱动组件对两组调节组件进行同步驱动控制； 所述壳体的出口段上下壁面为角度可调式出口调节板； 所述喉道面积调节组件的调节端与中心体连接，其驱动端与驱动组件连接，通过驱动组件控制驱动端运动，进而带动调节端进行扩展或收敛，以完成喉道面积的调节；所述出口面积调节组件安装于喉道面积调节组件的驱动端与壳体的出口调节板之间，与驱动端随动并带动出口调节板调节角度，以完成出口面积的调节。 2.根据权利要求1所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：所述壳体沿轴向分为入口段和出口段，所述入口段的通道截面为固定式，出口段的通道截面为可调式；包括上板、下板、两侧板、上出口调节板、下出口调节板，所述两侧板对称设置作为二元喷口的侧壁，从入口段延伸至出口段，上板、下板作为壳体内入口段的上下壁面，上出口调节板、下出口调节板作为出口段的上下壁面，上出口调节板、下出口调节板分别铰接于上板、下板的轴向末端。 3.根据权利要求2所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：所述喉道面积调节组件为连杆机构，其调节端铰接于中心体与驱动端之间，通过驱动组件改变中心体与驱动端之间的距离，完成对调节端扩张/收敛控制；将中心体与驱动端之间的距离增大时，调节端向壳体轴向收敛；将中心体与驱动端之间的距离缩小时，调节端向壳体上下板扩张。 4.根据权利要求3所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：所述喉道面积调节组件包括依次铰接的喉道调节板、驱动板、滑动轴；两个喉道调节板对称铰接于中心体，作为调节端；两个驱动板对称铰接于两个喉道调节板的末端，滑动轴铰接于两个驱动板的末端，由驱动板、滑动轴构成驱动端； 所述滑动轴的轴向垂直于壳体侧板，其输入端与驱动组件连接，由驱动组件控制其在壳体内沿壳体轴向做直线运动，进而通过两个驱动板带动两个喉道调节板进行角度调节，改变喉道面积。 5.根据权利要求4所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：所述喉道调节板和驱动板均为板面垂直于壳体侧板的矩形结构，其宽度与壳体内宽度一致。 6.根据权利要求4所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：所述壳体的两侧板上沿轴向对称开设有直线滑槽，滑动轴的两端分别从两个直线滑槽穿出，与外置驱动组件的驱动端连接，沿滑槽做直线运动。 7.根据权利要求6所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：两组所述驱动组件对称安装于两侧板外表面，其固定端分别通过支座安装于壳体的两侧板上，其驱动端分别通过推杆与滑动轴的两端头连接；所述驱动端的驱动方向与壳体轴向平行，与滑动轴的轴向垂直。 8.根据权利要求7所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：所述驱动组件为一体式机电作动器。 9.根据权利要求7所述一种调节喷管膨胀比的机构，其特征在于：所述出口面积调节组件包括四个拉杆，两个拉杆为一组，其中上拉杆组的一端与靠近上出口面积调节板的驱动板铰接，另一端与上出口面积调节板铰接；下拉杆组的一端与靠近下出口面积调节板的驱动板铰接，另一端与下出口面积调节板铰接。 10.一种调节喷管膨胀比的机构的动态性能分析方法，其特征在于具体步骤如下： 步骤1：根据二元喷管膨胀比的调节要求，设计对应喉道面积与出口面积，进一步设计权利要求1-9任一项所述调节喷管膨胀比的机构，在软件中建立机构模型； 步骤2：将简化的机构模型导入到仿真分析软件中，根据调节喷管膨胀比的机构的运动原理，设置连接关系： 推杆为主动件，输出直线位移，在推杆与大地之间设置移动副，将该移动副设置为驱动，添加60mm/s的恒定速度； 推杆推动滑动轴在滑槽内移动，在推杆与滑动轴之间设置固定副，在滑动轴与滑槽之间设置移动副； 滑动轴通过驱动板将运动传递至喉道调节板，喉道调节板绕中心体前端定轴转动，在滑动轴与驱动板之间设置转动副，在驱动板与喉道调节板之间设置转动副，在喉道调节板与中心体前端之间设置转动副，在中心体前端与大地之间设置固定副； 滑动轴通过驱动板与拉杆将运动传递至出口调节板，出口调节板定轴转动，在驱动板与拉杆之间设置转动副，在拉杆与出口调节板之间设置转动副，在出口调节板与壳体之间设置转动副，在壳体与大地之间设置固定副； 步骤3：对所述机构模型进行分析设置，时长设为0.4s，仿真步数设为100步。