一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110805501A(43)申请公布日2020.02.18(21)申请号201910981594.1(22)申请日2019.10.16(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人黄帅徐惊雷俞凯凯汪阳生蒋晶晶潘睿丰陈匡世宋光韬(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人石嘉蓉(51)Int.Cl.F02K1/78(2006.01)F02K1/06(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管(57)摘要本发明公开了一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其内通道包括依次连通的喷管进口、等直段、一喉道前部收敛段、一喉道、二喉道前部扩张段、二喉道前部收敛段、二喉道(喷管出口)，且由二喉道前部扩张段、二喉道前部收敛段组成的凹腔中布置有纺锤形中心锥，通过采用特殊型面的中心锥，将传统的喉道偏移式气动矢量喷管的凹腔变为对称的S弯通道，实现对于发动机涡轮叶栅、喷管前部内通道的遮蔽，并辅以特殊优化的喷管后体外型面，在保证推力矢量性能不大幅度下降的前提下，明显提高喷管的低可探测性；进一步地，通过控制中心锥前后移动，能够实现喷管出口面积的调节，扩大喷管的使用包线，并提高低工作落压比下的流动稳定性。CN110805501ACN110805501A权利要求书1/2页1.一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述喉道偏移式气动矢量喷管的内通道包括依次连通的喷管进口(1)、等直段(2)、一喉道前部收敛段(3)、一喉道(4)、二喉道前部扩张段(6)、二喉道前部收敛段(7)、二喉道(9)，且由二喉道前部扩张段(6)、二喉道前部收敛段(7)组成的凹腔中布置有纺锤形中心锥(5)，通过中心锥(5)将喉道偏移式气动矢量喷管的凹腔分隔为两个S弯通道。2.根据权利要求1所述一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述喉道偏移式气动矢量喷管包括二元式构型和三元轴对称式构型，其二元式构型由上下对称的型线拉伸而成，三元轴对称构型则由型线绕其中心轴线旋转而成。3.根据权利要求2所述一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述中心锥(5)的基准型线包括IJ、JK和IJ’、J’K，且IJ与IJ’、JK与J’K均沿中心线IK对称；所述凹腔的内型线包括相对称的上型线AB、BC和下型线A’B’、B’C’。4.根据权利要求3所述一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述中心锥(5)的基准型线满足以下条件：1、四边形IJKJ’处于四边形DEFE’内，且四边形DEFE’仍为凹腔内沿中心线IK上下对称的四边形，即DE与DE’、EF与E’F均沿中心线IK对称，且点D、F位于中心线IK上；2、四边形IJKJ’的对角线JJ’的长度大于一喉道高度AA’和二喉道高度CC’二者中的最小值；其中，四边形DEFE’满足以下条件：a.边DE平行于AB，且边DE到AB的距离L1是A’到边AB延长线的距离H1的100％-150％，同时满足边DE到AB的距离L1不小于一喉道高度AA’的95％；b.边EF平行于BC，且边EF到BC的距离L2是A’到边AB延长线的距离H1的100％-150％，同时满足边EF到BC的距离L2不小于二喉道高度CC’的75％-120％，且L2＝(85％-120％)L1。5.根据权利要求4所述一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述中心锥(5)的基准型线IJKJ’还满足以下条件：Ⅰ、边IJ与水平方向所夹锐角不小于边AB与水平方向所夹角度，即边IJ与水平方向所夹锐角不小于二喉道前部扩张段的扩张角；Ⅱ、边JK与水平方向所夹锐角不小于边BC与水平方向所夹角度，即边JK与水平方向所夹锐角不小于二喉道前部收敛段的收敛角；Ⅲ、边IJ延长线与一喉道AA’及其延长线的交点处于点A’或点A’下方；Ⅳ、边JK延长线与二喉道截面CC’及其延长线的交点应处于点C’或点C’下方。6.根据权利要求4所述一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述中心锥(5)的型线四边形IJKJ’至少在∠J和∠J’处导圆，且四边形IJKJ’在∠J和∠J’处的导圆半径不小于一喉道高度AA’的10％。7.根据权利要求4所述一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述JK与BC所构成通道的出口面积不大于进口面积。8.根据权利要求4所述一种具有内S弯的喉道偏移式气动矢量喷管，其特征在于，所述中心锥(5)可沿中心线DF前后移动以实现二喉道面积的调节，其调节过程包括：在喷管最高工作落压比NPR时，中心锥(5)处于四边形DEFE’中最靠前的位置；随着喷管工作落压比