[发明专利]一种矢量喷管及其控制方法

说明书

本发明公开了一种矢量喷管及其控制方法，由多个结构相同的伸缩臂机构周向排列形成环形喷管臂，所述伸缩臂机构沿环形基座轴向可伸缩，使得喷管出口形成为不同的阶梯状，从而控制喷管出口气体的流动方向，进而改变推力方向，实现矢量推进功能。从而可在喷管自身不发生偏转的情况下360度全方位控制航空发动机尾部喷流方向，不存在扭转等复杂的运动控制要求，简化了设备结构，控制方式简单，克服了转动喷管进行气流方向控制所需要的复杂控制问题，能够快速、高效和可靠的改变喷管的喷射角度。

技术领域

本发明属于矢量发动机领域，更具体地，涉及一种矢量喷管及其控制方法。

背景技术

为了应对未来新型飞行器在空中越来越复杂的机动性控制要求，装备具有推力矢量功能的航空发动机成为了一个必然的趋势，而矢量推力喷管技术是实现推力矢量功能的航空发动机中的关键核心技术之一。

得到过实飞验证的矢量推进发动机均是依靠复杂精细的机械结构控制发动机尾喷管的偏转来产生矢量推进动力。当下，矢量推力喷管技术逐步向简化控制结构、减轻重量的趋势进行发展。例如，中国专利CN201410253892.6、CN201910425150.X、CN201410739739.4等均采用不同控制方案来优化矢量推力喷管技术，实现简化控制结构的有益效果。但是，上述控制方法最终都是通过尾喷管的偏转来改变航空发动机尾喷流的喷射方向实现矢量推进能力，这必然会涉及到航空发动机高温尾气与尾喷管结构间的相互作用，对尾喷管的材料性能有一定要求。

由此可见，如何降低矢量推力喷管技术中机械结构的复杂性、提高控制的稳定性，是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种矢量喷管及其控制方法，其目的在于解决现有的矢量发动机喷管存在的结构复杂、控制方式不稳定的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种矢量喷管，包括环形基座和多个结构相同的伸缩臂机构；多个伸缩臂机构周向排列形成环形喷管臂，环形喷管臂的一端与环形基座相接作为喷管的入口，环形喷管臂的另一端作为喷管出口；所述伸缩臂机构沿环形基座轴向可伸缩，使得喷管出口形成为不同的阶梯状，从而控制喷管出口气体的流动方向。

优选地，所述伸缩臂机构包括固定壁、移动壁、拉杆和用于驱动拉杆的驱动机构；

所述固定壁和移动壁错位对接；所述拉杆与移动壁的外侧相接；所述驱动机构与固定壁外侧相接；

所述拉杆和驱动机构用于控制移动壁沿固定壁滑动，以使所述伸缩臂机构沿环形基座轴向伸缩。

优选地，所述驱动机构为液压驱动机构；

或，所述驱动机构为直线电机；

或，所述驱动机构为气压驱动机构。

优选地，所述液压驱动机构包括液压油腔和液压油路。

优选地，所述固定壁具有卡槽，所述移动壁嵌入所述卡槽，所述卡槽为所述移动壁的滑动轨道。

优选地，所述拉杆通过第一铰链座与移动壁的外侧铰接，所述驱动机构通过第二铰链座与固定壁外侧铰接。

优选地，所述固定壁的外侧还通过第一连接杆与环形基座连接。

优选地，所述第一连接杆的一端通过第三铰链座与固定壁的外侧铰接，另一端通过环形基座铰链座与环形基座铰接；

所述第三铰链座还与第二连接杆的一端铰接，第二铰链座还与第二连接杆的另一端铰接。

优选地，所述固定壁的壁面宽度对应的圆心角为5-10°；所述移动壁的壁面长度为所述固定壁的壁面长度的2-3倍。

按照本发明的第二方面，提供了一种矢量喷管控制方法，应用于如第一方面所述的矢量喷管，包括：