一种矢量喷口的设计方法及矢量喷口技术

本发明专利技术公开了一种矢量喷口的设计方法及矢量喷口，涉及飞机的矢量喷口设计领域。所述设计方法包括以下步骤：确定所述矢量喷口的内径r；根据所述矢量喷口内径r确定所述椭圆截面的半短轴a和半长轴b；以所述椭圆截面中心点为原点建立坐标系oe‑xeyeze，其中xeye平面与椭圆截面重合，ze轴与所述第二段圆柱轴线重合；以所述椭圆截面投影圆中心点为原点建立坐标系oc‑xcyczc，其中xcyc平面与垂直面重合，zc轴与所述第二段圆柱轴线重合；以所述椭圆截面投影圆上的一点为原点建立坐标系O‑XYZ，其中XY平面与垂直面重合，Z轴垂直于所述第二段圆柱轴线；计算椭圆截面上的点的横坐标和纵坐标，以得到第二段圆柱两截面形状。本发明专利技术计算简单、便于切割制造。 1

A design method of vectorial nozzle and the vectoring nozzle

The invention discloses a design method of vector nozzle and a vector nozzle, and relates to the design field of vector nozzle of aircraft. The design method comprises the following steps: determining the inner diameter r of the vectoring nozzle, determining the semi short axis A and the semi long axis B of the elliptical section according to the inner diameter r of the vectoring nozzle, and establishing the coordinate system OE xeyeze with the center point of the elliptical cross section as the original point, in which the xeye plane is reclosing with the elliptical cross section, the Ze axis and the second section cylinder. The axis coincides; the coordinate system OC xcyczc is set up with the center point of the elliptical section projected as the original point, in which the xcyc plane coincides with the vertical plane, and the ZC axis coincides with the axis of the second section. The coordinate system O XYZ is established by the point on the projection circle of the elliptical section, in which the XY plane coincides with the vertical plane, and the Z axis perpendicular to the axis. The second segments of the cylindrical axis are calculated; the abscissa and ordinate of the points on the elliptical section are calculated to obtain the shape of the two segment of the second segment. The invention is simple in calculation and easy to cut and manufacture. One

【技术实现步骤摘要】
一种矢量喷口的设计方法及矢量喷口
本专利技术涉及飞机的矢量喷口，特别是涉及一种矢量喷口的设计方法及矢量喷口。
技术介绍
普通飞机的飞行迎角是比较小的，在这种状态下飞机的机翼和尾翼都能够产生足够的升力，保证飞机的正常飞行。当飞机攻角逐渐增大，飞机的尾翼将陷入机翼的低能尾流中，造成尾翼失速，飞机进入尾旋而导致坠毁。这个时候，纵然发动机工作正常，也无法使飞机保持平衡停留在空中。然而当飞机采用了推力矢量之后，发动机喷管上下偏转，产生的推力不再通过飞机的重心，产生了绕飞机重心的俯仰力距，这时推力就发挥了和飞机操纵面一样的作用。矢量喷口就是可以改变飞机喷射方向的喷口，通过改变喷口方向来产生不同方向的加速度，对飞机进行推动操作。矢量喷口技术对战斗机的隐身、减阻，减重都十分有效。而目前，圆形矢量喷口存在设计复杂、动作方式较难把握，且角度作动精度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种矢量喷口的设计方法及矢量喷口，旨在减小矢量喷口的设计难度、提供较好的动作方式。为实现上述目的，本专利技术提供一种矢量喷口设计方法，所述矢量喷口包括相互连接的三段圆柱结构，其中第二段圆柱的两端面均为椭圆截面，第一段与第二段之间通过第一椭圆截面相连接，第二段与第三段之间通过第二椭圆截面相连接，所述设计方法包括以下步骤：确定所述矢量喷口的内径r；根据所述矢量喷口内径r确定所述椭圆截面的半短轴a和半长轴b；以所述椭圆截面中心点为原点建立坐标系oe-xeyeze，其中xeye平面与椭圆截面重合，ze轴与所述第二段圆柱轴线重合；以所述椭圆截面投影圆中心点为原点建立坐标系oc-xcyczc，其中xcyc平面与垂直面重合，zc轴与所述第二段圆柱轴线重合；以所述椭圆截面投影圆上的一点为原点建立坐标系O-XYZ，其中XY平面与垂直面重合，Z轴垂直于所述第二段圆柱轴线；计算椭圆截面上的点的横坐标和纵坐标，以得到第二段圆柱两截面形状。优选地，所述椭圆截面上点的横坐标和纵坐标的计算包括：通过等式计xp＝r*arcsin(xc/r)算横坐标xp，通过等式计算纵坐标yp；其中，β为第一段圆柱的侧壁与第一椭圆截面之间的夹角，θ为点(xp，yp)投影在坐标系oc-xcyczc中与yc轴的夹角；xc＝xe，xe、ye满足椭圆方程。优选地，所述坐标系oe-xeyeze中的平面xeye与坐标系oc-xcyczc的平面xcyc夹角为α，oc-xc轴和oe-xe轴的单位矢量重合。优选地，所述设计方法还包括矢量喷口的动作方法，所述动作方法包括以下步骤：预设所述矢量喷口的初始状态；逆时针旋转所述矢量喷口进入巡航状态；所述第一段圆柱和所述第三段圆柱逆时针旋转90°、所述第二段圆柱顺时针选择90°，以使所述矢量喷口由巡航状态进入垂直起降状态。优选地，所述矢量喷口的初始状态为：所述第一段圆柱、第二段圆柱和第三段圆柱的轴线重合。优选地，由巡航状态进入短距起降状态的动作方法包括：第一段圆柱和第三段圆柱逆时针旋转45°、第二段圆柱顺时针旋转45°。优选地，所述第一段圆柱和所述第三段圆柱顺时针旋转45°、所述第二段圆柱逆时针旋转45°，以使所述矢量喷口由垂直起降状态进入短距起降状态。本专利技术还提供一种矢量喷口，包括相互连接的三段圆柱结构，其中第二段圆柱的两端面均为椭圆截面，第一段与第二段之间通过第一椭圆截面相连接，第二段与第三段之间通过第二椭圆截面相连接，所述第一段圆柱与第二段圆柱之间、所述第二段圆柱与所述第三段圆柱之间通过轴承进行相互旋转，所述轴承内还设置有内衬，所述矢量喷口动作时的椭圆截面与内衬的轴线垂直，所述轴承对称设置于所述椭圆截面左右两端。优选地，所述轴承与所述矢量喷口外表面连接处还设置有底座，所述底座包括第一底座和第二底座，所述第一底座将所述轴承与第一段圆柱固定连接，所述第二底座将所述轴承与所述第二段圆柱固定连接。本专利技术提供了一种圆形矢量喷口的设计方法，通过将矢量喷口的各段相接的横截面建立多个方向的坐标系，通过在投影坐标中计算横截面的坐标，以构成矢量喷口的横截面。本专利技术计算简单、便于切割制造。附图说明图1为圆形矢量喷口的截面示意图；图2为本专利技术矢量喷口设计方法中建立的坐标系的相对位置关系示意图；图3为图1沿e-f线进行延展的二维平面图；图4为oc-xcyczc坐标、oe-xeyeze坐标的示意图；图5为本专利技术矢量喷口动作原理示意图；图6为本专利技术矢量喷口动作面的截面示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术进一步说明。本专利技术提供一种矢量喷口设计方法，所述矢量喷口包括相互连接的三段圆柱结构，其中第二段圆柱B的两端面均为椭圆截面，第一段A与第二段B之间通过第一椭圆截面相连接，第二段B与第三段C之间通过第二椭圆截面相连接，如图1所示。所述设计方法包括以下步骤：确定所述矢量喷口的内径r；根据所述矢量喷口内径r确定所述椭圆截面的半短轴a和半长轴b；以所述椭圆截面中心点为原点建立坐标系oe-xeyeze，其中xeye平面与椭圆截面重合，ze轴与所述第二段圆柱B轴线重合；以所述椭圆截面投影圆中心点为原点建立坐标系oc-xcyczc，其中xcyc平面与垂直面重合，zc轴与所述第二段圆柱B轴线重合；以所述椭圆截面投影圆上的一点为原点建立坐标系O-XYZ，其中XY平面与垂直面重合，Z轴垂直于所述第二段圆柱B轴线。如图2所示，建立O-XYZ、oc-xcyczc、oe-xeyeze三个坐标系，坐标系oe-xeyeze原点oe建立在椭圆截面中心，xeye平面与椭圆截面重合；坐标系oc-xcyczc原点oc建立在椭圆截面的投影圆的中心，xcyc与垂直面(即XY平面)重合。平面xeye与xcyc夹角为α(即oc-yc轴和oe-xe轴夹角为α)，oc-xc轴和oe-xe轴的单位矢量重合。图2中实线代表椭圆截面，虚线表示投影曲线。计算椭圆截面上的点的横坐标和纵坐标，以得到第二段圆柱B两截面形状。沿图2ef剪开矢量喷口第二段圆柱B，也即沿着图1中的e-f线将第二段圆柱B延展成二维平面图形，得到了二维图形图3。从图2中方向2观察坐标系oc-xcyczc和oe-xeyeze可得到图4。图4中实线代表椭圆截面，虚线表示投影曲线。优选地，所述椭圆截面上点的横坐标和纵坐标的计算包括：通过等式计xp＝r*arcsin(xc/r)算横坐标xp，通过等式计算纵坐标yp；其中，β为第一段圆柱A的侧壁与第一椭圆截面之间的夹角，θ为点(xp，yp)投影在坐标系oc-xcyczc中与yc轴的夹角；xc＝xe，xe、ye满足椭圆方程。从图2中方向1观察坐标系O-XYZ，见图3，可得Od线长度为Od＝2rtanβ。oc-xcyczc坐标系中弧长xp，也即截面椭圆上某点在O-XYZ坐标系中的横坐标。如图4，椭圆截面上某点在坐标系oe-xeyeze中的横坐标xe与投影点在在坐标系oc-xcyczc中的横坐标xc相同，即xe＝xc。如图2中所示的投影关系，再根据图4中的几何关系，可得xc＝r*sin(xp/r)，进而可计算得到xp。同时，xe和ye满足椭圆方程(xe/a)2+(ye/b)2＝1；具体计算过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矢量喷口设计方法，所述矢量喷口包括相互连接的三段圆柱结构，其中第二段

【技术特征摘要】
1.一种矢量喷口设计方法，所述矢量喷口包括相互连接的三段圆柱结构，其中第二段圆柱的两端面均为椭圆截面，第一段与第二段之间通过第一椭圆截面相连接，第二段与第三段之间通过第二椭圆截面相连接，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：确定所述矢量喷口的内径r；根据所述矢量喷口内径r确定所述椭圆截面的半短轴a和半长轴b；以所述椭圆截面中心点为原点建立坐标系oe-xeyeze，其中xeye平面与椭圆截面重合，ze轴与所述第二段圆柱轴线重合；以所述椭圆截面投影圆中心点为原点建立坐标系oc-xcyczc，其中xcyc平面与垂直面重合，zc轴与所述第二段圆柱轴线重合；以所述椭圆截面投影圆上的一点为原点建立坐标系O-XYZ，其中XY平面与垂直面重合，Z轴垂直于所述第二段圆柱轴线；计算椭圆截面上的点的横坐标和纵坐标，以得到第二段圆柱两截面形状。2.根据权利要求1所述的矢量喷口设计方法，其特征在于，所述椭圆截面上点的横坐标和纵坐标的计算包括：通过等式计xp＝r*arcsin(xc/r)算横坐标xp，通过等式计算纵坐标yp；其中，β为第一段圆柱的侧壁与第一椭圆截面之间的夹角，θ为点(xp，yp)投影在坐标系oc-xcyczc中与yc轴的夹角；xc＝xe，xe、ye满足椭圆方程。3.根据权利要求2所述的矢量喷口设计方法，其特征在于，所述坐标系oe-xeyeze中的平面xeye与坐标系oc-xcyczc的平面xcyc夹角为α，oc-xc轴和oe-xe轴的单位矢量重合。4.根据权利要求1至3项中任一项所述的矢量喷口设计方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南,46