[發明專利]一種機械擾動型推力矢量噴管及擴張段壁面設計方法

在審

• 申請號: 202310584867.5
• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116517721A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 黃帥;徐驚雷;潘睿豐;張玉琪;陳匡世;宋光韜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02K1/00
• 分類號: F02K1/00;F02K1/06;F02K1/11;F02K1/82;F02K1/78
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 許海洲

1.一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，包括依次串接的噴管等直段壁面（2）、噴管收斂段壁面（5）、噴管擴張段壁面（7），所述噴管等直段壁面（2）一側為噴管進口截面（1），所述噴管擴張段壁面（7）一側為噴管出口截面（8），所述噴管收斂段壁面（5）和所述噴管擴張段壁面（7）的交界處為噴管喉道截面（6）；

所述等直段壁面（2）末端上設有機械擾動片轉軸（3），所述機械擾動片轉軸（3）上轉動連接機械擾動片本體（4）；

所述噴管擴張段壁面（7）包括三段直線擴張段和三段過渡曲線，三段所述直線擴張段分別為BC、DE、FG，對應的擴張角分別為θ₁、θ₂、θ₃，三段所述過渡曲線分別為AB、CD、EF。

2.如權利要求1所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，

過渡曲線AB在A點的切線水平，在B點的切線與直線擴張段BC相切；

過渡曲線CD在C點的切線與直線擴張段BC相切，在D點的切線與直線擴張段DE相切；

過渡曲線EF在E點的切線與直線擴張段DE相切，在E點的切線與直線擴張段EF相切。

3.如權利要求1所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，

直線擴張段BC、DE、FG對應的擴張角θ₁、θ₂、θ₃逐漸增大，且θ₁-δ₁、θ₂-δ₂、θ₃-δ₃滿足逐漸增加的關系且θ₁-δ₁、θ₂-δ₂和θ₃-δ₃的值在1°~6°，其中δ₁、δ₂、δ₃為給定的噴管推力矢量角。

4.如權利要求3所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，給定的推力矢量角δ₁、δ₂、δ₃最大均不超過30°。

5.如權利要求3所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，θ₁-δ₁、θ₂-δ₂、θ₃-δ₃構成逐漸增加的等比數列，等比數列的比例系數優選范圍為1.1~2。

6.如權利要求1所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，直線擴張段BC、DE、FG的長度滿足一定條件：若以A點為坐標原點建立坐標系，水平方向為X軸，則直線擴張段BC、DE、FG的橫坐標滿足x_G-x_F、x_E-x_D、x_C-x_B逐漸減小。

7.如權利要求1所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，過渡曲線AB、CD、EF的長度滿足一定條件：若以A點為坐標原點建立坐標系，水平方向為X軸，則上述過渡曲線AB、CD、EF的橫坐標滿足x_F-x_E、x_D-x_C、x_B-x_A逐漸減小或保持不變。

8.如權利要求1所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，所述噴管擴張段壁面（7）還應用于其他推力矢量噴管。

9.如權利要求7所述的一種機械擾動型推力矢量噴管，其特征在于，其他推力矢量噴管包括同向流/逆向流、激波偏斜、雙喉道氣動矢量噴管。

10.噴管擴張段壁面設計方法，包括以下步驟：

S1）：構建噴管擴張段壁面（7）；

S2）：將噴管擴張段壁面（7）分為三段直線擴張段和三段過渡曲線，三段所述直線擴張段分別為BC、DE、FG，對應的擴張角分別為θ₁、θ₂、θ₃，三段所述過渡曲線分別為AB、CD、EF；

對于三段所述過渡曲線AB、CD、EF，滿足：

過渡曲線AB在A點的切線水平，在B點的切線與直線擴張段BC相切；

過渡曲線CD在C點的切線與直線擴張段BC相切，在D點的切線與直線擴張段DE相切；

過渡曲線EF在E點的切線與直線擴張段DE相切，在E點的切線與直線擴張段EF相切；

直線擴張段BC、DE、FG對應的擴張角θ₁、θ₂、θ₃逐漸增大，且θ₁-δ₁、θ₂-δ₂、θ₃-δ₃滿足逐漸增加的關系且差值在1°~6°；

直線擴張段BC、DE、FG的長度滿足一定條件：若以A點為坐標原點建立坐標系，水平方向為X軸，則直線擴張段BC、DE、FG的橫坐標滿足x_G-x_F、x_E-x_D、x_C-x_B逐漸減小；

過渡曲線AB、CD、EF的長度滿足一定條件：若以A點為坐標原點建立坐標系，水平方向為X軸，則上述過渡曲線AB、CD、EF的橫坐標滿足x_F-x_E、x_D-x_C、x_B-x_A逐漸減小或保持不變。