一种矢量喷管制造技术

一种矢量喷管包括：喷管组件，其包括进口环、喷口环和位于进口环和喷口环之间的至少一个中间环，其中，中间环能够相对于进口环在三维方向上运动，喷口环能够相对于中间环在三维方向上运动；第一驱动机构，其设置在喷管组件的上侧和/或下侧上，并能够驱动喷口环在第一方向上的相对运动；以及第二驱动机构，其设置在喷管组件的左侧和/或右侧上，并能够驱动喷口环在第二方向上的相对运动；其中，第一方向与第二方向大致正交。该矢量喷管允许以较大的调节角度来调节气流喷射方向，并且压力损失较小，特别适用于对高温高速气流喷射角度的调节。节。节。

【技术实现步骤摘要】
一种矢量喷管


[0001]本申请涉及一种气流喷射装置，特别涉及一种可调节气流的喷射角度的矢量喷管。

技术介绍

[0002]诸如航空发动机、燃气轮机之类的动力装置可包括有气流喷射装置，用于向外喷射气流。一般类型的喷管是固定式喷管，其气流喷射方向是固定的，只能按照一个方向喷射气流。另一种类型的喷管是矢量喷管，该矢量喷管能够在一定的角度范围内自由调节，以实现对气流喷射方向的调节。
[0003]目前，矢量喷管的主要类型包括二元矢量喷管、三元轴对称矢量喷管和流程推力矢量喷管。
[0004]二元矢量喷管的一种通常的设计是矩形截面的尾喷管，在尾喷管的喷口处设置四块可互相联动的调节板，通过对这四块调节板的上下俯仰和左右摆动调节。通过调节板的上述调节，实现喷射方向在上下方向上的调节(设置上下调节板的俯仰动作)或者在左右方向上的调节(左右调节板的摆动动作)。这种矢量喷管控制方式简单，但是其结构比较笨重，调节角度受到限制，随着调节角度的增大，其压力损失会急剧增加，推力损失也将急剧增加，因而其只能进行小角度的调节。一般来说，目前使用的二元矢量喷管的调节角度大多在正负20
°
的范围内。
[0005]三元轴对称矢量喷管能够对喷射方向同时进行上下调节和左右调节，从而实现多方位、多角度的喷射方向调节。该三元轴对称矢量喷管包括多个调节作用筒，这些调节作用筒之间的接触面与调节作用筒的轴线成一定的夹角，通过转动调节作用筒，可以使相邻的调节作用筒之间的角度发生变化，实现矢量调节。此种矢量喷管的调节角度大，可达到正负90
°
，且其中内流特性好，压力损失小。不过，此种矢量喷管的一个问题是调节作用筒之间需要设置耐高温的环形轴承并进行密封，其技术难度较大，而且控制系统也相对比较复杂。
[0006]流场推力矢量喷管是在喷管中引入横向气流，以改变轴向主气流的状态，进而改变气流方向。此种矢量喷管的结构简单，但是需要额外的气源，而且调节效果也较差。
[0007]其它的三元矢量喷管的结构还包括诸如设置波纹管、在喷口后方设置球面、在喷口处添加横向射流，等等。但这些调节方式在压力损失、适应高温高速气流等方面有待提高。
[0008]因此，存在对于改进结构的矢量喷管的需求，其能够实现较大的角度范围内的调节，并且适应于高温高速气流，且压力损失小。

技术实现思路

[0009]本专利技术是为解决以上所述现有技术所存在的技术问题而做出的。本专利技术的目的是提供一种矢量喷管，其能够提供较大的调节角度范围，并且具有良好的内流特性，能适应高温高速气流，压力损失小。
[0010]本专利技术的矢量喷管包括：喷管组件，喷管组件包括进口环、喷口环和位于进口环和喷口环之间的至少一个中间环，其中，中间环能够相对于进口环在三维方向上运动，喷口环能够相对于中间环在三维方向上运动；第一驱动机构，第一驱动机构设置在喷管组件的上侧和/或下侧上，并能够驱动喷口环在第一方向上的相对运动；以及第二驱动机构，第二驱动机构设置在喷管组件的左侧和/或右侧上，并能够驱动喷口环在第二方向上的相对运动；其中，第一方向与第二方向大致正交。此处所提到的相对运动可包括中间环相对于进口环在三维方向上的摆动和/或喷口环相对于中间环在三维方向上的摆动。
[0011]在矢量喷管的上述结构中，通过设置可在三维方向上进行相对运动的至少一个中间环和喷口环，可以增大调节角度，并且在调节过程中，喷管内截面积的变化较小，甚至可以没有变化，从而压力损失较小，这尤其适用于对高温高速气流喷射角度的调节。
[0012]在一种较佳的结构中，至少一个中间环中的与进口环相邻的一个中间环的内环面与进口环的外环面相配合，至少一个中间环中的与喷口环相邻的一个中间环的外环面与喷口环的内环面相配合。通过相邻两环的内环面和外环面之间的面配合，可在确保运动灵活性的同时保证密封性能良好。
[0013]进一步地，至少一个中间环中的与进口环相邻的一个中间环的内环面的直径等于进口环的外环面的直径；和/或至少一个中间环中的与喷口环相邻的一个中间环的外环面的直径等于喷口环的内环面的直径。这样，可以进一步确保内环面和外环面在安装时的良好贴合。
[0014]关于单个环的摆动角度，较佳地，可将至少一个中间环和/或喷口环的摆动角度设置在正负2
°
到正负8
°
的范围内。
[0015]较佳地，在喷管组件上还设置有多个拉簧，拉簧将进口环、喷口环112和中间环拉紧在一起。拉簧的设置可以确保各环紧密地配合在一起，防止各环互相分离。例如，可以将拉簧的一端连接在进口环上，另一端连接在喷口环上。或者，多个拉簧也可在进口环、喷口环和中间环之间交叉连接，比如一个拉簧的一端连接在进口环上，另一端连接在比较靠近喷口环的一个中间环上，而另一个拉簧的一端连接在喷口环上，另一端连接在比较靠近进口环的一个中间环上，等等。
[0016]较佳地，在至少一个中间环中的与进口环相邻的一个中间环的内环面与进口环的外环面之间设置有至少一个沟槽，在沟槽中放置有滚珠；和/或在至少一个中间环中的与喷口环相邻的一个中间环的外环面与喷口环的内环面之间设置有至少一个沟槽，在沟槽中放置有滚珠。该沟槽和滚珠的设置可以进一步增加喷管的运动灵活性。其中，滚珠例如是钢珠等
[0017]上述矢量喷管中可以包括多个中间环，其中，在相邻的两个中间环中，靠近进口环的中间环的外环面与靠近喷口环的中间环的内环面相配合。且进一步地，可以在靠近进口环的中间环的外环面与靠近喷口环的中间环的内环面之间设置有至少一个沟槽，在沟槽中放置有滚珠。
[0018]在一种具体实施结构中，第一驱动机构和第二驱动机构中的至少一个包括齿轮驱动组件，齿轮驱动组件包括：驱动电机，驱动电机直接或间接地连接于进口环，且在驱动电机的输出轴上安装有驱动齿轮；以及导向齿轮，导向齿轮直接或间接地连接于喷口环，并且导向齿轮与驱动齿轮相啮合。齿轮传动形式的驱动机构可实现快速而准确的调节。
[0019]较佳地，驱动电机经由板链连接于进口环。该板链对驱动电机起到了位置限制的作用。
[0020]进一步地，齿轮驱动组件还可包括侧板安装块、内侧板和电机安装侧板，其中，驱动电机连接在电机安装侧板上，内侧板和电机安装侧板安装在侧板安装块上，以使得驱动齿轮和导向齿轮被夹设在内侧板和电机安装侧板之间。
[0021]较佳地，齿轮驱动组件还包括至少一个导向轴，导向轴在内侧板和电机安装侧板之间延伸，且连接于内侧板和电机安装侧板中的至少一个上。并且，在导向齿轮中形成有导向槽，导向轴穿过导向槽。导向轴和导向槽相配合，能够确保驱动齿轮和导向齿轮在转动过程中保持良好的啮合。
[0022]在另一种具体实施结构中，第一驱动机构和第二驱动机构中的至少一个包括钢丝绳，钢丝绳的一端直接或间接地连接于喷口环，钢丝绳的另一端直接或间接地连接于进口环，其中，钢丝绳的在进口环和喷口环之间的长度能够改变。
附图说明
[0023]附图中示出了本专利技术的非限制性的较佳实施结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矢量喷管，其特征在于，所述矢量喷管包括：喷管组件，所述喷管组件包括进口环、喷口环和位于所述进口环和喷口环之间的至少一个中间环，其中，所述中间环能够相对于所述进口环在三维方向上运动，所述喷口环能够相对于所述中间环在三维方向上运动；第一驱动机构，所述第一驱动机构设置在所述喷管组件的上侧和/或下侧上，并能够驱动所述喷口环在第一方向上的相对运动；以及第二驱动机构，所述第二驱动机构设置在所述喷管组件的左侧和/或右侧上，并能够驱动所述喷口环在第二方向上的相对运动；其中，所述第一方向与所述第二方向大致正交。2.如权利要求1所述的矢量喷管，其特征在于，所述至少一个中间环中的与所述进口环相邻的一个中间环的内环面与所述进口环的外环面相配合，所述至少一个中间环中的与所述喷口环相邻的一个中间环的外环面与所述喷口环的内环面相配合。3.如权利要求2所述的矢量喷管，其特征在于，所述至少一个中间环中的与所述进口环相邻的所述一个中间环的内环面的直径等于所述进口环的外环面的直径；和/或所述至少一个中间环中的与所述喷口环相邻的所述一个中间环的外环面的直径等于所述喷口环的所述内环面的直径。4.如权利要求1所述的矢量喷管，其特征在于，所述至少一个中间环和/或所述喷口环的相对运动为摆动，且摆动角度在正负2
°
到正负8
°
的范围内。5.如权利要求1所述的矢量喷管，其特征在于，在所述喷管组件上还设置有多个拉簧，所述拉簧将所述进口环、所述喷口环和所述中间环拉紧在一起。6.如权利要求2所述的矢量喷管，其特征在于，在所述至少一个中间环中的与所述进口环相邻的所述一个中间环的内环面与所述进口环的外环面之间设置有至少一个沟槽，在所述沟槽中放置有滚珠；和/或在所述至少一个中间环中的与所述喷口环相邻的所述一个中间环的外环面与所述喷口环的内环面之间设置有至少一个沟槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍利，焦龙伟，任鹏飞，高忠国，宋化星，陈兴，戴春爽，孟庆茂，
申请(专利权)人：青岛云深动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：