二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，包括動(dòng)力裝置、過渡主流道部件、二次流道部件、二元流體式推力矢量噴管，旨在實(shí)現(xiàn)主射流偏轉(zhuǎn)和推力轉(zhuǎn)向，能夠產(chǎn)生飛行器提供姿態(tài)調(diào)整所需的操控力矩，可為飛機(jī)提供一種有效的操控手段。動(dòng)力裝置提供原始射流和推力，過渡主流道部件使三維圓形射流轉(zhuǎn)變?yōu)槎S矩形射流，并采用流體式推力矢量噴管實(shí)現(xiàn)主射流的比例偏轉(zhuǎn)控制，近而實(shí)現(xiàn)推力的矢量化。二次流流道是將被動(dòng)式二次流導(dǎo)入矢量噴管內(nèi)的通道。該裝置無需額外高壓氣源、復(fù)雜氣路即可以較小的能量消耗實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)的推力矢量控制。
【專利說明】二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空航天飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量控制領(lǐng)域，特別涉及一種利用主射流卷吸引射而產(chǎn)生的被動(dòng)二次流進(jìn)行主射流矢量偏轉(zhuǎn)控制的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，用于幫助飛行器實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)飛行控制。

【背景技術(shù)】
[0002]高機(jī)動(dòng)性和敏捷性是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)所追求的性能指標(biāo)之一。即使傳統(tǒng)氣動(dòng)舵面以最高的效率來產(chǎn)生控制力矩也難以滿足非常規(guī)姿態(tài)下的飛行器姿態(tài)控制，況且某些條件下其效率會(huì)降低甚至失效，還會(huì)出現(xiàn)飛行事故。因此，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)急需一種新的姿態(tài)控制手段，以提供操控所需的力矩。
[0003]推力矢量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)飛行器姿態(tài)控制、超機(jī)動(dòng)飛行的重要手段。推力矢量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)形式有兩種:機(jī)械控制式和流體控制式。
[0004]機(jī)械控制式已有實(shí)際應(yīng)用，包括二元偏轉(zhuǎn)板、多軸矢量噴管等方式，實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)它存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、重量大、發(fā)動(dòng)機(jī)推力損失嚴(yán)重等一些問題。
[0005]流體控制式是在固定型面的噴管上采用流動(dòng)控制手段對(duì)主射流進(jìn)行矢量偏轉(zhuǎn)控制，主要形式有:激波控制、喉道偏置、逆向流控制、同向流控制方式，目前還都處于研究階段。
[0006]流體控制形式的推力矢量技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無活動(dòng)部件、固定噴管便于機(jī)身安置、重量輕、效率高、對(duì)控制信號(hào)響應(yīng)快、隱身性能更好等優(yōu)點(diǎn)。但是已有的形式也存在一定的缺點(diǎn):需要額外的壓力氣源(高壓或真空)以及管路布置復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)比例偏轉(zhuǎn)控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述情況，本發(fā)明主要針對(duì)【背景技術(shù)】中存在的問題和缺陷加以創(chuàng)新，提供一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置。該裝置無需額外的壓力氣源，利用射流卷吸引射特性產(chǎn)生的被動(dòng)式二次流，結(jié)合流體式矢量噴管實(shí)現(xiàn)主射流的比例偏轉(zhuǎn)控制，近而實(shí)現(xiàn)推力的矢量化。
[0008]被動(dòng)式二次流和射流偏轉(zhuǎn)的比例控制是本專利兩大特點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供了一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，用于實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向進(jìn)行飛行器姿態(tài)控制，包括動(dòng)力裝置、過渡主流道部件、二次流流道部件和二元流體式推力矢量噴管，其中，
所述動(dòng)力裝置為涵道風(fēng)扇或微型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝在所述過渡主流道部件的前端，用于提供原始?xì)饬骱蛣?dòng)力；所述原始?xì)饬魇浅厣淞骰驘嵘淞鳌?br> [0010]所述過渡主流道部件是一個(gè)圓過方的主流道，其前端為圓形入口，尾端為矩形出口，所述圓形入口與所述動(dòng)力裝置的圓形出口相連接；所述矩形出口的截面面積與圓形入口的截面面積相等；
所述二次流流道部件是一個(gè)安裝在所述過渡主流道部件外側(cè)用于將外部氣體導(dǎo)入所述二元流體式推力矢量噴管的二次流流道，包括上側(cè)二次流流道和下側(cè)二次流流道，所述上側(cè)二次流流道和下側(cè)二次流流道源于同一二次流入口。
[0011]所述二元流體式推力矢量噴管固定在所述主流道部件的矩形出口上，包括噴管型面和偏轉(zhuǎn)部件，所述噴管型面設(shè)置在所述二元流體式推力矢量噴管的內(nèi)側(cè)，并與所述過渡主流道部件尾段矩形出口的上下壁面間隔一定距離分別形成上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫，所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的入口分別與所述上側(cè)二次流流道和下側(cè)二次流流道的出口相連；所述偏轉(zhuǎn)部件包括上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件，所述上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件分別安裝在所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫中，通過轉(zhuǎn)動(dòng)能改變所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的流通面積。
[0012]進(jìn)一步地，所述過渡主流道部件具有圓形入口和矩形出口，將所述動(dòng)力裝置出口排出的圓形三維射流轉(zhuǎn)變?yōu)閺木匦纬隹谂懦龅亩S射流。
[0013]進(jìn)一步地，所述噴管型面相對(duì)于所述過渡主流道保持固定，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]進(jìn)一步地，所述二維射流卷吸引射而抽吸兩側(cè)的流體，所述二維射流和噴管型面之間將產(chǎn)生上側(cè)低壓區(qū)和下側(cè)低壓區(qū)，所述低壓區(qū)又會(huì)通過控制縫抽吸外部氣體，通過所述偏轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)所述控制縫流通面積的控制而限制外部流體對(duì)低壓區(qū)的補(bǔ)充；所述上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件對(duì)所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的不對(duì)稱控制將使二維射流的上側(cè)低壓區(qū)和下側(cè)低壓區(qū)產(chǎn)生能夠驅(qū)動(dòng)二維射流發(fā)生偏轉(zhuǎn)的壓差，實(shí)現(xiàn)射流偏轉(zhuǎn)和推力矢量。
[0015]進(jìn)一步地，對(duì)所述過渡主流道出口的二維射流進(jìn)行偏轉(zhuǎn)控制時(shí)，所述二維射流對(duì)所述控制縫上游氣體進(jìn)行抽吸，同時(shí)結(jié)合所述偏轉(zhuǎn)部件對(duì)控制縫流通面積的控制來實(shí)現(xiàn)二維射流的偏轉(zhuǎn)；所述上游補(bǔ)充氣體屬于被動(dòng)二次流注入，所述被動(dòng)二次流來源于環(huán)境氣體或來源于動(dòng)力裝置下游的過渡主流道中的氣體或來源于動(dòng)力裝置前進(jìn)氣道中的氣體。
[0016]進(jìn)一步地，所述二元流體式推力矢量噴管還包括由舵機(jī)和四連桿機(jī)構(gòu)組成的驅(qū)動(dòng)裝置；所述四連桿機(jī)構(gòu)的一端連接所述舵機(jī)，另一端連接所述上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件；所述舵機(jī)通過所述四連桿機(jī)構(gòu)同時(shí)驅(qū)動(dòng)上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件同向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而改變所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的流通面積。
[0017]進(jìn)一步地，所述二維射流偏轉(zhuǎn)角度與偏轉(zhuǎn)部件偏轉(zhuǎn)角度保持一定的函數(shù)關(guān)系，二維射流可在±21°之間任意偏轉(zhuǎn),最大側(cè)向力為主推力的38.3%。
[0018]當(dāng)矩形出口有主射流流出時(shí)，將對(duì)兩側(cè)的氣體進(jìn)行引射抽吸使兩側(cè)產(chǎn)生低壓區(qū)。由于彎曲噴管型面的限制，周圍氣體不能隨意補(bǔ)充到射主流噴管型面型面之間的空隙中，只有通過噴管型面與矩形出口之間預(yù)留的控制縫向間隙中補(bǔ)充氣體。該補(bǔ)充進(jìn)來的氣體是依靠主射流兩側(cè)的相對(duì)低壓抽吸過來的，稱之為被動(dòng)式二次流注入。被動(dòng)二次流注入之后，間隙處的壓力會(huì)有所提高。
[0019]當(dāng)需要射流進(jìn)行偏轉(zhuǎn)控制時(shí)，同向轉(zhuǎn)動(dòng)兩側(cè)的偏轉(zhuǎn)片可使控制縫一側(cè)流通面積不變另一側(cè)減小或關(guān)閉，那么控制縫關(guān)閉或受限一側(cè)間隙處的壓力降低，而另一側(cè)壓力不變。主射流兩側(cè)就產(chǎn)生了不平衡的壓力，該壓力差會(huì)驅(qū)使射流向控制縫被關(guān)閉的一側(cè)偏轉(zhuǎn)。射流偏轉(zhuǎn)角的大小會(huì)隨控制縫流通面積大小變化而變化，可以比例控制，最終實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向。
[0020]舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的四連桿機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)矢量噴管雙側(cè)的偏轉(zhuǎn)片同向偏轉(zhuǎn)，使控制縫流通面積一側(cè)增大一側(cè)減小地連續(xù)變化。主射流隨偏轉(zhuǎn)片的控制可在一定角度范圍內(nèi)連續(xù)偏轉(zhuǎn)。二維射流偏轉(zhuǎn)角度與偏轉(zhuǎn)部件偏轉(zhuǎn)角度保持一定的函數(shù)關(guān)系，二維射流可在±21°之間任意偏轉(zhuǎn)，最大側(cè)向力為主推力的38.3%。
[0021]其他流體式控制手段對(duì)主射流的偏轉(zhuǎn)控制，需要主動(dòng)注入壓力氣源，注入量越大主射流偏轉(zhuǎn)角也就越大，而本發(fā)明則無需主動(dòng)的壓力氣源注入，僅利用射流的卷吸引射作用，通過控制控制縫的流通面積，來控制被動(dòng)式二次流的注入量即可實(shí)現(xiàn)主射流的偏轉(zhuǎn)，且單側(cè)被動(dòng)二次流注入越少，射流偏轉(zhuǎn)角越大，這是與之前不同的地方。
[0022]因此，可以說該二元流體式矢量動(dòng)力裝置采用被動(dòng)式二次流注入的控制方式、無需額外高壓氣源和復(fù)雜氣路、以較小的能量消耗實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)的推力矢量化控制。而外部補(bǔ)充氣體既可以是環(huán)境氣體也可以是動(dòng)力裝置后主流道中氣體，還可以是動(dòng)力裝置前進(jìn)氣道中氣體。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
(O該流體式推力矢量動(dòng)力裝置可以實(shí)現(xiàn)推力或射流偏轉(zhuǎn)角的在一定范圍內(nèi)任意偏轉(zhuǎn)，便于應(yīng)用于飛行器的飛行控制中；
(2)無需主動(dòng)注入壓力氣源或配置真空氣源設(shè)備，僅依靠主射流的卷吸引射作用，從環(huán)境中、動(dòng)力裝置前端或動(dòng)力裝置后端抽取二次流，即被動(dòng)式二次流；
(3)能耗極低，本發(fā)明噴管型面固定，無需復(fù)雜和笨重的液壓伺服機(jī)構(gòu)，只需微型舵機(jī)驅(qū)動(dòng)偏轉(zhuǎn)片轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)主射流偏轉(zhuǎn)和推力矢量，微型舵機(jī)所消耗功率不超過主流氣流驅(qū)動(dòng)功率的0.26%ο

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
圖3是本發(fā)明無控制射流未偏轉(zhuǎn)時(shí)【具體實(shí)施方式】示意圖；
圖4是本發(fā)明控制射流向上偏轉(zhuǎn)時(shí)【具體實(shí)施方式】示意圖；
圖5是本發(fā)明控制射流向下偏轉(zhuǎn)時(shí)【具體實(shí)施方式】示意圖；
圖中具體標(biāo)號(hào)為:1.動(dòng)力裝置，Ia.動(dòng)力裝置出口，2.過渡主流道部件，2a.主流道入口，2b.主流道出口，3.二次流流道部件，3a.上側(cè)二次流流道，3b.下側(cè)二次流流道，3c.二次流入口，4.二元流體式推力矢量噴管，5a.三維圓形主射流，5b.二維矩形主射流，6a.上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件，6b.下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件，7a.上側(cè)噴管型面，7b.下側(cè)噴管型面，8a.上側(cè)控制縫，Sb.下側(cè)控制縫，9.舵機(jī)，10.四連桿機(jī)構(gòu)，Ila.上側(cè)間隙，Ilb.下側(cè)間隙，12a.上側(cè)被動(dòng)二次流，12b.下側(cè)被動(dòng)二次流。

【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0027]本發(fā)明中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨(dú)存在或兩者同時(shí)存在的情況均包括在內(nèi)。
[0028]本發(fā)明中所述的“內(nèi)、外”的含義指的是相對(duì)于設(shè)備本身而言，指向設(shè)備內(nèi)部的方向?yàn)閮?nèi)，反之為外，而非對(duì)本發(fā)明的裝置機(jī)構(gòu)的特定限定。
[0029]本發(fā)明中所述的“左、右”的含義指的是閱讀者正對(duì)附圖時(shí)，閱讀者的左邊即為左，閱讀者的右邊即為右，而非對(duì)本發(fā)明的裝置機(jī)構(gòu)的特定限定。
[0030]本發(fā)明中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。
[0031 ] 本發(fā)明的被動(dòng)二次流控制方法的原理:
主射流對(duì)周圍氣流具有卷吸引射作用，會(huì)帶走周圍氣體，當(dāng)加裝側(cè)壁噴管型面后，限制了周圍流體的補(bǔ)充，就會(huì)在射流與側(cè)壁之間形成低壓區(qū)，如果在側(cè)壁面與主流道出口之間保留一定的縫隙即控制縫，低壓區(qū)壓力低于環(huán)境壓力將通過控制縫抽吸外部氣體，也就是說外部流體通過控制縫補(bǔ)充到或被抽吸到低壓區(qū)。如果在控制縫處施加控制，改變流通面積，那么將改變外部氣體的補(bǔ)充量，也就會(huì)改變低壓區(qū)的壓力大小。而上下兩側(cè)不對(duì)稱的控制，例如一側(cè)關(guān)閉一側(cè)開啟，兩側(cè)低壓區(qū)的靜壓大小不等，將會(huì)使主射流兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，這個(gè)壓力差將驅(qū)使射流發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明提供一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，主要包括動(dòng)力裝置
1、過渡主流道部件2、二次流道部件3、二元流體式推力矢量噴管4組成。
[0033]下面分別對(duì)三種功能狀態(tài)進(jìn)行介紹。
[0034]動(dòng)力裝置I運(yùn)轉(zhuǎn)之后產(chǎn)生三維圓形射流5a和推力；過渡主流道部件2的入口 2a與動(dòng)力裝置I的出口 Ia相連接，它們形狀都為圓形且直徑相同。過渡主流道部件2的出口2b為一定寬高比的矩形，出口 2b面積與入口 2a相當(dāng)，過渡主流道部件2可將涵道風(fēng)扇出口的三維圓形射流5a轉(zhuǎn)變?yōu)槎S矩形射流5b。二維矩形射流5b從過渡主流道部件2的出口 2b流出之后將沿軸線方向流動(dòng)并產(chǎn)生沿軸向的反推力。此外，由于卷吸引射作用，二維矩形射流5b將從與上下側(cè)噴管型面7a和7b形成的上下側(cè)間隙Ila和Ilb中分別帶走部分氣體，使間隙Ila和Ilb中產(chǎn)生低壓。
[0035]當(dāng)無需射流偏轉(zhuǎn)時(shí)，二元流體式推力矢量噴管4的上下兩側(cè)偏轉(zhuǎn)片6a和6b對(duì)上下控制縫8a和8b的控制開度是一樣的。上側(cè)被動(dòng)二次流12a經(jīng)上側(cè)二次流流道3a引入控制縫8a并補(bǔ)充到間隙Ila中，下側(cè)被動(dòng)二次流12b經(jīng)下側(cè)二次流流道3b引入控制縫Sb并補(bǔ)充到間隙Ilb中。二維矩形主射流5b兩側(cè)間隙Ila和Ilb壓力保持平衡，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖3所示。
[0036]當(dāng)需要二維矩形主射流5b向上偏轉(zhuǎn)時(shí)，啟動(dòng)舵機(jī)9驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)10向上轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)偏轉(zhuǎn)片6a和6b將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。上側(cè)偏轉(zhuǎn)片6a將會(huì)減小甚至關(guān)閉上側(cè)控制縫8a的流通面積，經(jīng)上側(cè)控制縫8a補(bǔ)充至上側(cè)間隙Ila的被動(dòng)二次流氣體12a減少，上側(cè)間隙Ila處的靜壓降低；下側(cè)偏轉(zhuǎn)片6b的運(yùn)動(dòng)對(duì)下側(cè)控制縫8b的流通面積無影響，也不會(huì)影響被動(dòng)二次流氣體12b對(duì)下側(cè)間隙Ilb的補(bǔ)充，下側(cè)間隙Ilb處靜壓不變；那么就會(huì)出現(xiàn)二維矩形主射流5b下側(cè)間隙Ilb處靜壓高于上側(cè)間隙Ila處靜壓的現(xiàn)象，該壓力差將驅(qū)使主射流5b向上偏，產(chǎn)生向下的法向力，實(shí)現(xiàn)了推力轉(zhuǎn)向，如圖4所示。
[0037]當(dāng)需要二維矩形主射流5b向下偏轉(zhuǎn)時(shí)，啟動(dòng)舵機(jī)9驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)10向下轉(zhuǎn)動(dòng)，上下側(cè)偏轉(zhuǎn)片6a和6b將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。下側(cè)偏轉(zhuǎn)片6b將會(huì)減小甚至關(guān)閉下側(cè)控制縫Sb的流通面積，經(jīng)下側(cè)控制縫8b補(bǔ)充至下側(cè)間隙Ilb的被動(dòng)二次流氣體12b減少，下側(cè)間隙Ilb處靜壓降低；上側(cè)偏轉(zhuǎn)片6a的運(yùn)動(dòng)對(duì)上側(cè)控制縫8a的流通面積無影響，也不會(huì)影響被動(dòng)二次流氣體12a對(duì)上側(cè)間隙Ila的補(bǔ)充，上側(cè)間隙Ila處壓力不變；那么就會(huì)出現(xiàn)二維矩形主射流5b上側(cè)間隙Ila處靜壓高于而下側(cè)間隙Ilb處靜壓的現(xiàn)象，該壓力差將驅(qū)使主射流5b向下偏，產(chǎn)生向上的法向力，實(shí)現(xiàn)了推力轉(zhuǎn)向，如圖5所示。
[0038]對(duì)于被動(dòng)二次流12a和12b的來源有三種途徑可以提供:環(huán)境氣體、動(dòng)力裝置后主流道中的氣體、動(dòng)力裝置前進(jìn)氣道中的氣體，圖1和圖2中被動(dòng)二次流12a和12b的入口 3c相當(dāng)于與環(huán)境氣體相連通。需要時(shí)也可再由一段導(dǎo)管連接至動(dòng)力裝置前的進(jìn)氣道中或動(dòng)力裝置下游的過渡主流道中。
[0039]由于舵機(jī)9是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，上下側(cè)偏轉(zhuǎn)片6a和6b也可在一定范圍內(nèi)連續(xù)偏轉(zhuǎn)，可以隨意控制上下側(cè)控制縫8a和Sb流通面積的大小甚至關(guān)閉，因此可以控制二維矩形主射流5b在一定范圍內(nèi)上下連續(xù)比例偏轉(zhuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)一定角度范圍的推力矢量化。
[0040]弧形噴管壁面上開設(shè)有凹槽，偏轉(zhuǎn)部件在四連桿機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下能轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)出凹槽；偏轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)入凹槽時(shí)，其所處的控制縫的流通面積不變；偏轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)出凹槽時(shí)，其所處的控制縫的流通面積隨著偏轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)出過程逐漸減小。
[0041]本發(fā)明中二維矩形主射流偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)是偏向被動(dòng)二次流注入較少的一側(cè)，這與常規(guī)需要高壓氣源注入的流體式推力矢量噴管不同。
[0042]由以上情況可以看出本發(fā)明以流動(dòng)控制手段，即采用被動(dòng)式二次流控制主射流偏轉(zhuǎn)，只需被動(dòng)地從外部抽取一定的補(bǔ)充氣流即可。本發(fā)明除了無需額外壓力氣源的有點(diǎn)之夕卜，無需要復(fù)雜氣路，僅以簡(jiǎn)單的氣路和較小的能量消耗即可實(shí)現(xiàn)射流偏轉(zhuǎn)和推力矢量化，可為飛行器飛行操控提供控制手段。
[0043]以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，用于實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向進(jìn)行飛行器姿態(tài)控制，其特征在于，包括動(dòng)力裝置、過渡主流道部件、二次流流道部件和二元流體式推力矢量噴管，其中， 所述動(dòng)力裝置安裝在所述過渡主流道部件的前端，用于提供原始?xì)饬骱蛣?dòng)力； 所述過渡主流道部件是一個(gè)圓過方的主流道，其前端為圓形入口，尾端為矩形出口，所述圓形入口與所述動(dòng)力裝置的圓形出口相連接；所述矩形出口的截面面積與圓形入口的截面面積相等； 所述二次流流道部件是一個(gè)安裝在所述過渡主流道部件外側(cè)用于將外部氣體導(dǎo)入所述二元流體式推力矢量噴管的二次流流道，包括上側(cè)二次流流道和下側(cè)二次流流道，所述上側(cè)二次流流道和下側(cè)二次流流道源于同一二次流入口； 所述二元流體式推力矢量噴管固定在所述主流道部件的矩形出口上，包括噴管型面和偏轉(zhuǎn)部件，所述噴管型面設(shè)置在所述二元流體式推力矢量噴管的內(nèi)側(cè)，并與所述過渡主流道部件尾段矩形出口的上下壁面間隔一定距離分別形成上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫，所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的入口分別與所述上側(cè)二次流流道和下側(cè)二次流流道的出口相連；所述偏轉(zhuǎn)部件包括上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件，所述上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件分別安裝在所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫中，通過轉(zhuǎn)動(dòng)能改變所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的流通面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，其特征在于，所述動(dòng)力裝置為涵道風(fēng)扇或微型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，所述原始?xì)饬魇浅厣淞骰驘嵘淞鳌?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，其特征在于，所述過渡主流道部件具有圓形入口和矩形出口，將所述動(dòng)力裝置出口排出的圓形三維射流轉(zhuǎn)變?yōu)閺木匦纬隹谂懦龅亩S射流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，其特征在于，所述噴管型面相對(duì)于所述過渡主流道保持固定，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，其特征在于，所述二維射流卷吸引射而抽吸兩側(cè)的流體，所述二維射流和噴管型面之間將產(chǎn)生上側(cè)低壓區(qū)和下側(cè)低壓區(qū)，所述低壓區(qū)又會(huì)通過控制縫抽吸外部氣體，通過所述偏轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)所述控制縫流通面積的控制而限制外部流體對(duì)低壓區(qū)的補(bǔ)充；所述上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件對(duì)所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的不對(duì)稱控制將使二維射流的上側(cè)低壓區(qū)和下側(cè)低壓區(qū)產(chǎn)生能夠驅(qū)動(dòng)二維射流發(fā)生偏轉(zhuǎn)的壓差，實(shí)現(xiàn)射流偏轉(zhuǎn)和推力矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，其特征在于，對(duì)所述過渡主流道出口的二維射流進(jìn)行偏轉(zhuǎn)控制時(shí)，所述二維射流對(duì)所述控制縫上游氣體進(jìn)行抽吸，同時(shí)結(jié)合所述偏轉(zhuǎn)部件對(duì)控制縫流通面積的控制來實(shí)現(xiàn)二維射流的偏轉(zhuǎn)；所述上游補(bǔ)充氣體屬于被動(dòng)二次流注入，所述被動(dòng)二次流來源于環(huán)境氣體或來源于動(dòng)力裝置下游的過渡主流道中的氣體或來源于動(dòng)力裝置前進(jìn)氣道中的氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，其特征在于，所述二元流體式推力矢量噴管還包括由舵機(jī)和四連桿機(jī)構(gòu)組成的驅(qū)動(dòng)裝置；所述四連桿機(jī)構(gòu)的一端連接所述舵機(jī)，另一端連接所述上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件；所述舵機(jī)通過所述四連桿機(jī)構(gòu)同時(shí)驅(qū)動(dòng)上側(cè)偏轉(zhuǎn)部件和下側(cè)偏轉(zhuǎn)部件同向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而改變所述上側(cè)控制縫和下側(cè)控制縫的流通面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置，其特征在于，所述二維射流偏轉(zhuǎn)角度與偏轉(zhuǎn)部件偏轉(zhuǎn)角度保持一定的函數(shù)關(guān)系，二維射流可在±21°之間任意偏轉(zhuǎn)，最大側(cè)向力為主推力的38.3%。
【文檔編號(hào)】F02K1/00GK104295404SQ201410416496
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】顧蘊(yùn)松, 曹永飛, 程克明, 陳永和, 李琳愷, 孫之駿 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)