本發(fā)明涉及一種舵式矢量發(fā)動機，它通過在噴氣式發(fā)動機的尾噴口加裝舵的方式，實現(xiàn)對飛行器的姿態(tài)控制，起到與矢量發(fā)動機相類似的可以改變推力方向的效果，屬航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有噴氣式飛機的姿態(tài)控制，主要通過水平尾翼、垂直尾翼、鴨翼或直接由機翼來完成。最新的矢量發(fā)動機可通過噴氣式發(fā)動機尾噴口的轉(zhuǎn)向，改變噴氣方向來調(diào)整推力方向，實現(xiàn)對飛機的姿態(tài)控制，但該技術(shù)實現(xiàn)難度較大，目前僅有美、俄兩國進(jìn)行了實際應(yīng)用，我國尚處在研究中。美國的方案是采用矩形噴口，上下、左右各有兩對偏轉(zhuǎn)板，可以分別在上下、左右方向上偏轉(zhuǎn)，以改變噴氣方向，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但無法360度轉(zhuǎn)向，屬于二元推力矢量發(fā)動機；俄羅斯的方案是將尾噴口與發(fā)動機球形鉸接，以實現(xiàn)尾噴口的360度轉(zhuǎn)向，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可提供全方向推力，屬于多元推力矢量發(fā)動機。本發(fā)明擬提出有別于上述兩種技術(shù)解決方案的第三種技術(shù)解決方案，以期獲得與矢量發(fā)動機相類似的可以改變推力方向的效果，同時降低實現(xiàn)的技術(shù)難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

雖然噴氣式發(fā)動機尾噴口的氣流溫度極高，但隨著耐高溫材料技術(shù)的發(fā)展，使得我們也可以提出直接在噴氣式發(fā)動機尾噴口加裝舵，通過舵面在垂直于發(fā)動機中心軸的自身轉(zhuǎn)動軸方向上角度調(diào)整，以及舵在發(fā)動機中心軸方向上的轉(zhuǎn)動，起到改變發(fā)動機推力方向的效果，獲得對飛行器更加敏捷、高效的姿態(tài)控制，同時降低實現(xiàn)的技術(shù)難度。本發(fā)明的技術(shù)解決方案：在噴氣式發(fā)動機尾噴口設(shè)計一個水平舵，尾噴口噴出的高速氣流流過水平舵，通過調(diào)整水平舵的舵面角度，實現(xiàn)發(fā)動機的二元矢量推力；水平舵通過舵臂連接在舵向軸承上，舵向軸承連接在發(fā)動機機身上，通過舵向軸承以發(fā)動機軸心為軸的轉(zhuǎn)動，帶動水平舵以發(fā)動機軸心為軸轉(zhuǎn)動，配合水平舵沿自身軸向進(jìn)行的舵面角度的上下調(diào)整，實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力；還可以在尾噴口設(shè)計一個垂直舵，垂直舵與水平舵成90度夾角，通過調(diào)整垂直舵的舵面角度，配合水平舵的舵面角度調(diào)整，實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力；水平舵、垂直舵也可以通過舵臂連接在舵向軸承上，通過舵向軸承以發(fā)動機軸心為軸轉(zhuǎn)動，帶動水平舵、垂直舵以發(fā)動機軸心為軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力；還可以將水平舵或垂直舵設(shè)計成由相互對稱的兩部分組成，不使用時可以分別向尾噴口的兩側(cè)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)出尾噴口氣流中心區(qū)域，以減少舵體在高溫氣流下的燒蝕時間；本發(fā)明還提出了將水平舵或垂直舵設(shè)計在尾噴口內(nèi)側(cè)，比如設(shè)計在發(fā)動機機身與尾噴口的連接處，這樣，水平舵或垂直舵就可以完全被尾噴管包裹遮擋在尾噴口里面，從而提高采用隱身設(shè)計的作戰(zhàn)飛機的隱身性。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明實施例之一的立體圖

附圖2是本發(fā)明實施例之二狀態(tài)1的剖面圖

附圖3是本發(fā)明實施例之二狀態(tài)2的剖面圖

附圖4是本發(fā)明實施例之三的立體圖

圖中，1是發(fā)動機機身、2是尾噴口、3是水平舵、4是舵臂、5是舵面拉桿、6是舵向軸承、7是垂直舵、a-a'是發(fā)動機軸心、b-b'是水平舵自身轉(zhuǎn)動軸軸心、c-c'是垂直舵自身轉(zhuǎn)動軸軸心

具體實施方式

對照附圖1，圖1本發(fā)明實施例之一的立體圖。圖中，噴氣式發(fā)動機尾噴口2設(shè)計了一個水平舵3，發(fā)動機尾噴口2噴出的高速氣流流過水平舵3，這樣，當(dāng)我們調(diào)整水平舵3的舵面角度，即使水平舵3沿自身的軸向b-b'進(jìn)行舵面角度的上下調(diào)整時，便可以使發(fā)動機的推力方向在飛機軸向上產(chǎn)生上下方向上的變化，從而實現(xiàn)發(fā)動機的二元矢量推力。

實現(xiàn)水平舵3沿自身軸向b-b'進(jìn)行舵面角度上下調(diào)整的技術(shù)解決方案很多，圖1中為水平舵3設(shè)計了舵面拉桿5，通過馬達(dá)驅(qū)動舵面拉桿5，即可調(diào)整水平舵3的舵面角度。

從圖1可知，我們只需要讓水平舵3也可以同時在發(fā)動機軸心方向上轉(zhuǎn)動，配合水平舵3的舵面角度調(diào)整，就可以實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力。

對照附圖1，水平舵3通過舵臂4連接在舵向軸承6上，舵向軸承6連接在發(fā)動機機身1上，舵向軸承6可以以發(fā)動機軸心a-a'為軸轉(zhuǎn)動，從 而帶動水平舵3以發(fā)動機軸心a-a'為軸轉(zhuǎn)動，配合水平舵3沿自身軸向b-b'進(jìn)行舵面角度的上下調(diào)整，實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力。

對照附圖2、3，圖2是本發(fā)明實施例之二狀態(tài)1的剖面圖、圖3是本發(fā)明實施例之二狀態(tài)2的剖面圖。圖2、圖3所示的實施例之二的結(jié)構(gòu)與圖1所示的實施例之一的結(jié)構(gòu)是基本相同的，所不同的是水平舵3由相互對稱的左右兩部分組成，不使用時水平舵的左右兩部分可以分別向尾噴口2的左右兩側(cè)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)出尾噴口氣流中心區(qū)域，這樣設(shè)計的目的是可以減少舵體在高溫氣流下的燒蝕時間，從而一定程度地降低舵體材料的耐高溫技術(shù)指標(biāo)，延長舵的使用時間，但帶來的問題除了結(jié)構(gòu)會相對復(fù)雜、材料結(jié)構(gòu)強度要求更高之外，對控制系統(tǒng)的要求也會隨之提高。

雖然一個水平舵3就可以實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力，但在發(fā)動機上安裝舵向軸承6除了結(jié)構(gòu)、成本、技術(shù)要求都會比較高外，為了獲得對戰(zhàn)斗機轉(zhuǎn)向的快速響應(yīng)，舵向軸承6的轉(zhuǎn)動速度也要非?？欤捎诙嫦蜉S承6的半徑比較大，要做到快速轉(zhuǎn)動并不容易，為此，我們還可以考慮在水平舵3的基礎(chǔ)上，增加一個垂直舵。

對照附圖4，圖4是本發(fā)明實施例之三的立體圖。圖中，噴氣式發(fā)動機尾噴口2在水平舵3的基礎(chǔ)上，增加了一個垂直舵7，垂直舵7與水平舵3成90度夾角，我們知道，此時，通過調(diào)整垂直舵7的舵面角度，即使垂直舵7沿自身軸向c-c'進(jìn)行舵面角度的左右調(diào)整，再配合水平舵3沿自身軸向b-b'進(jìn)行舵面角度的上下調(diào)整，同樣可以實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力。

當(dāng)然，我們同樣也還是可以繼續(xù)延用舵向軸承6的設(shè)計，將水平舵3、垂直舵7通過舵臂4連接在舵向軸承6上，通過舵向軸承6以發(fā)動機軸心a-a'為軸的轉(zhuǎn)動，帶動水平舵3、垂直舵7以發(fā)動機軸心a-a'為軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力。由于有水平和垂直方向的兩個舵，舵向軸承6只需要進(jìn)行小于90度的轉(zhuǎn)動即可，對轉(zhuǎn)動速度的要求降低了，轉(zhuǎn)動帶來的推力變化的響應(yīng)速度也提高了。

同樣，我們也可以參照實施例之二的設(shè)計，將垂直舵7設(shè)計為由相互對稱的上下兩部分組成，不使用時可以分別向尾噴口2的上下兩側(cè)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)出尾噴口氣流中心區(qū)域，以減少舵體在高溫氣流下的燒蝕時間。

上述各實施例中，雖然附圖均顯示水平舵或垂直舵位于尾噴口的外側(cè)，但實際上，我們完成可以將水平舵或垂直舵設(shè)計在尾噴口的內(nèi)側(cè)，比如設(shè)計在發(fā)動機機身1與尾噴口2的連接處，這樣，水平舵或垂直舵就可以完全被尾噴管包裹遮擋在尾噴口里面，從而提高采用隱身設(shè)計的作戰(zhàn)飛機的隱身性，我們需要的，只是技術(shù)指標(biāo)足夠高的耐熱材料。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種舵式矢量發(fā)動機，它通過在噴氣式發(fā)動機尾噴口加裝由高技術(shù)指標(biāo)耐熱材料加工的水平舵、垂直舵，通過水平舵、垂直舵的舵面角度調(diào)整，起到改變發(fā)動機推力方向的效果，實現(xiàn)發(fā)動機的多元矢量推力。本發(fā)明還提出了將水平舵或垂直舵設(shè)計成由相互對稱的兩部分組成，不使用時可以分別向尾噴口的兩側(cè)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)出尾噴口氣流中心區(qū)域，以減少舵體在高溫氣流下的燒蝕時間的技術(shù)方案，以及將水平舵或垂直舵設(shè)計在尾噴口內(nèi)側(cè)，讓水平舵或垂直舵完全被尾噴管包裹遮擋在尾噴口里面，從而提高采用隱身設(shè)計的戰(zhàn)斗機的隱身性的技術(shù)方案。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)難度低的顯著特點。

技術(shù)研發(fā)人員：王佐良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：王佐良
技術(shù)研發(fā)日：2016.01.14
技術(shù)公布日：2017.07.21