一种轴对称矢量喷管外密封片对中机构

技术领域

本公开涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种轴对称矢量喷管外密封片对中机构。

背景技术

推力矢量是第四代涡扇发动机的重要技术特征，轴对称矢量喷管是实现飞机/发动机推力矢量的主要部件。矢量喷管设计涉及到气动、结构、传热、冷却、运动、动力、密封、隐身等多学科，其结构复杂、运动空间紧凑、零组件众多，其中绝大部分为运动构件，流道构件直接与燃气接触，承受着较高的气动载荷和热载荷，使得矢量喷管的设计难度大。就轴对称矢量喷管的运动机构设计而言，包括了调节片、密封片与加力筒体的连接设计、收敛段运动机构设计、扩张段运动机构设计、对中/限位/定心/反馈机构设计、全包外密封片设计，设计难点包括传力路径设计、矢量偏转运动分解设计、矢量偏转密封设计、应急回中设计、外密封片的全包设计等等。

目前国内轴对称矢量喷管全包外密封片设计处于起步阶段，对中设计是外密封片设计的关键点和难点，基于矢量喷管复杂的空间运动及苛刻的空间限制，外密封片对中设计难度进一步加大，需要寻求一种紧凑、有效的对中机构来实现外密封片的对中功能。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种轴对称矢量喷管外密封片对中机构，该机构能够实现轴对称矢量喷管外密封片在复杂空间运动过程中的有效对中，结构紧凑、简单、可靠，重量轻，为实现全包外密封片的设计，降低轴对称矢量喷管后体阻力，降低轴对称矢量喷管雷达波散射面积，以及控制轴对称矢量喷管重量和外廓等指标达标作出贡献。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轴对称矢量喷管外密封片对中机构，所述对中机构包括X型拉杆和调节机构，所述调节机构包括相互之间铰接的第一外拉杆、第二外拉杆、第一内拉杆和第二内拉杆，所述第一外拉杆和第二外拉杆分别与两侧的所述X型拉杆铰接，所述第一内拉杆与第二内拉杆之间的铰接点上通过空间滑动结构连接外密封片；所述X型拉杆连接驱动装置，带动所述调节机构运动，以使所述调节机构带动所述外密封片运动，以使所述外密封片始终处于相邻两个外调节片的中间位置。

进一步地，所述空间滑动结构包括销轴和支架，所述销轴的一端固定设置滑块，销轴的另一端与所述第一内拉杆与第二内拉杆之间的铰接点连接，所述支架上固定设置滑动轴，所述滑块与所述滑动轴相适配，以使所述滑块能在所述滑动轴上移动；所述支架与所述外密封片固定连接。

进一步地，所述驱动装置为电机，或液压机构。

进一步地，所述第一外拉杆、第二外拉杆、第一内拉杆和第二内拉杆相互铰接后围设成的调节机构形状为菱形。

进一步地，所述第一内拉杆、第二内拉杆与所述第一外拉杆、第二外拉杆的铰接点分别位于所述第一外拉杆和第二外拉杆的中点处。

进一步地，所述X型拉杆与第一外拉杆、第二外拉杆之间，所述第一外拉杆与第二外拉杆之间，以及第一内拉杆、第二内拉杆分别与所述第一外拉杆、第二外拉杆之间均采用球铰接结构。

本发明的一种轴对称矢量喷管外密封片对中机构，其有益效果在于：

1、该机构能够实现轴对称矢量喷管外密封片在复杂空间运动过程中的有效对中：

以加力状态下X型拉杆的偏转角、侧摆角及扭转角的仿真数据，对外密封片的对中机构的对中功能进行仿真分析得出，外密封片能够在相邻两个X形拉杆不同偏转状态下(俯仰角、侧摆角及扭转角不同)均能够实现对中。

2、该机构的对中精度高：

对轴对称矢量喷管冷态长时调试试验实测数据分析得出，矢量偏转以及收扩运动过程中，外密封片对中偏转角角度差异在0.5°以内，偏差率不大于3％。与传统三连杆对中机构相比，对中精度提升20％以上。

3、该对中机构结构紧凑、简单、可靠、重量轻，能够有效降低轴对称矢量喷管后体阻力，降低轴对称矢量喷管雷达波散射面积，以及控制轴对称矢量喷管重量和外廓等指标。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的轴对称矢量喷管外密封片对中机构结构示意图；

图2为图1中的A-A面剖视图；

图3为图1中的B-B面剖视图；

图4、图5为本发明的轴对称矢量喷管外密封片对中机构的对中原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

如图1-3所示，本公开实施例提供一种轴对称矢量喷管外密封片对中机构，所述对中机构包括X型拉杆1和调节机构，所述调节机构包括相互之间铰接的第一外拉杆3、第二外拉杆4、第一内拉杆5和第二内拉杆6，所述第一外拉杆3和第二外拉杆4分别与两侧的所述X型拉杆1铰接，所述第一内拉杆5与第二内拉杆6之间的铰接点上通过空间滑动结构连接外密封片2；所述X型拉杆1连接驱动装置，带动所述调节机构运动，以使所述调节机构带动所述外密封片2运动，以使所述外密封片2始终处于相邻两个外调节片的中间位置。

具体的，上述第一外拉杆3、第二外拉杆4、第一内拉杆5和第二内拉杆6相互铰接后围设成的调节机构形状为菱形。并且，所述第一内拉杆5、第二内拉杆6与所述第一外拉杆3、第二外拉杆4的铰接点分别位于所述第一外拉杆3和第二外拉杆4的中点处。

考虑到喷管收放及矢量运动过程中X型拉杆1复杂的运动轨迹，X型拉杆1与对中机构之间采用球铰连接方式，保证对中机构空间运动的灵活性。具体地，所述X型拉杆1与第一外拉杆3、第二外拉杆4之间，所述第一外拉杆3与第二外拉杆4之间，以及第一内拉杆5、第二内拉杆6分别与所述第一外拉杆3、第二外拉杆4之间均采用球铰接7结构，如图2所示。

在一种优选的实施方式中，如图3所示，所述空间滑动结构包括销轴8和支架9，所述销轴8的一端固定设置滑块，销轴8的另一端与所述第一内拉杆5与第二内拉杆6之间的铰接点连接，所述支架9上固定设置滑动轴，所述滑块与所述滑动轴相适配，以使所述滑块能在所述滑动轴上移动；所述支架9与所述外密封片2固定连接。外密封片2与调节机构之间采用了滑块+支架连接结构，使调节机构在限定的活动范围内灵活运动，且实现外密封片2良好对中性。

具体地，第一外拉杆3与第二外拉杆4之间通过球铰、销轴、垫片连接，如图2所示，球铰可以调整外拉杆(第一外拉杆、第二外拉杆)间相对角度和高度，外拉杆另一端通过球铰、销轴、垫片与X型拉杆耳座连接，接受X型拉杆1的运动传递。外拉杆中间位置通过球铰、销轴、垫片与内拉杆连接，形成标准菱形，内拉杆(第一内拉杆、第二内拉杆)之间通过滑块、垫片、定距套连接，外拉杆带动内拉杆运动，内拉杆通过滑块带动外密封片2上固定的支架9运动，进而实现外密封片2运动。整个运动过程中，滑块位置始终处于外拉杆与X型拉杆1连接点的中间位置，实现对中。

本发明的技术方案中，当左右X型拉杆1运动时，带动菱形的调节机构运动，调节机构带动相连的外密封片2运动。利用运动过程中菱形运动机构对称点始终保持对称性的基本原理，通过机构连杆的设计，以及球铰+滑块结构实现的自由度及空间位置控制，使菱形的调节机构中间铰接点始终处于两边铰接点的连线中心位置，外密封片2始终处于相邻外调节片之间，实现外密封片2基本对中功能。

如图1所示，喷管收扩运动时，调节机构随左右两侧的X型拉杆1运动，带动外密封片2实现对中。喷管矢量运动过程中，相邻X型拉杆1的运动偏转角不同、轴向距离不同、径向高度不同。通过菱形的调节机构的运动对中后，外密封片2的偏转角始终介于相邻X型拉杆1之间的中间角度值；调节机构连杆与拉杆通过球形铰链、滑块/支架连接，实现轴向、径向高度不一致的运动需求，对中原理图如图4和图5所示。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。