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基于单缝射流的二元推力矢量喷管设计及数值模拟
摘要：
随着现代航空和航天技术的迅速发展，具备推力矢量控制能力的喷气式飞机得到广泛应用。本文提出一种基于单缝射流的二元推力矢量喷管设计方案，并进行了数值模拟。该喷管结构简单、制造成本低、可实现快速响应和高精度控制，有着广泛的应用前景。
关键词：推力矢量喷管；单缝射流；数值模拟
引言：
推力矢量控制技术是一种使飞行器能够在大气层中实现起降和飞行方向精确控制的关键技术之一。其中，推力矢量喷管是其中的一种重要技术手段。推力矢量喷管通过改变喷气方向，控制飞机的姿态、方向和转弯半径，提高飞机的机动能力和作战效能，并实现垂直起降和着陆。基于单缝射流的二元推力矢量喷管具有结构简单，制造成本低，有着快速响应和高精度控制等优点，已得到广泛研究。
正文：
本文提出的基于单缝射流的二元推力矢量喷管结构如图1所示。其主要由喷气室和两个缝隙喷口组成，其中缝隙喷口可以实现分别调节单侧或双侧喷气。当两侧缝隙喷口均向左或向右喷气时，飞机向对应方向旋转；当缝隙喷口调节为单侧喷气时，可以实现倾斜飞行和区域巡航。
数值模拟采用了ANSYSFluent流体仿真软件对该二元推力矢量喷管进行仿真模拟。喷气室的喷口直径为50mm，总质量流量为2kg/s，进气速度为200m/s，喷气角度为30度。通过仿真计算，得到了不同缝隙喷口和调节角度下的飞机受力情况和喷气流场特性。
结果表明，无论单侧缝隙喷口的调节角度，喷气流场对称性都得到了很好的控制，并且能够实现所要求的推力矢量控制。此外，缝隙喷口的调节角度对喷气角度和喷气速度有很大的影响，可以通过调节角度提高喷气速度和喷气角度，使飞机实现更大的机动性和作战效能。
结论：
本文提出了一种基于单缝射流的二元推力矢量喷管的设计方案，并进行了数值模拟。结果表明该喷管结构简单，制造成本低，已实现快速响应和高精度控制，有着广泛的应用前景。通过对喷气角度和喷气速度的调节，可以实现更大的机动性和作战效能。该技术在新型喷气式飞机和垂直起降飞机的研制中具有良好的应用前景。