一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管

技术领域

本申请属于航空航天技术领域，特别涉及一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管。

背景技术

随着航空航天技术的发展，航空发动机需要实现的功能越来越多，需要匹配的喷管形式也越来越多，例如超高音速飞行能力、高隐身能力和低尾阻等需求逐渐凸显，需要兼具实现多重功能需求的喷管。传统的单边膨胀喷管虽可满足大马赫数飞行功能需求，但由于不能实现对前方部件的有效遮挡，导致其隐身能力相对较弱，同时喉道调节通常采用2套液压系统控制上下内流道件运动实现喉道面积调节，导致控制驱动结构和控制规律复杂，同时需要外部型面大幅随动，不利于飞发一体化设计，影响飞机尾部流场；而传统的S弯喷管可实现对前方部件的有效遮挡，但S弯一般在筒体段且为固定结构，导致喷管外廓大，重量较大，直接影响发动机推重比等指标要求。为此，需要具有喉道调节范围宽广且高效，同时兼具高隐身和低尾阻的单边膨胀喷管，传统的单边膨胀喷管虽可满足大马赫数飞行功能需求，但由于不能实现对前方部件的有效遮挡，导致其隐身能力相对较弱，同时喉道调节通常采用2套液压系统控制上下内流道件运动实现喉道面积调节，导致控制驱动结构和控制规律复杂，同时需要外部型面大幅随动，不利于飞发一体化设计，影响飞机尾部流场；而传统的S弯喷管可实现对前方部件的有效遮挡，但S弯一般在筒体段且为固定结构，导致喷管外廓大，重量较大，直接影响发动机推重比等指标要求。

发明内容

一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管，包括收敛段，喉道以及扩张段，

喉道具有收敛调节板与调节凸轮，收敛调节板的前端通过第一铰接点铰接收敛段上方的固定流道板，收敛调节板的后端通过第二铰接点铰接扩张段的扩张调节板，收敛调节板与扩张调节板在第二铰接点处向所述喷管中轴线突出；调节凸轮的后端通过第三铰接点铰接于喉道两侧之间，调节凸轮的前端与收敛段的内流前流道板表面搭接；喉道处安装有驱动构件，用于驱动调节凸轮绕所述第三铰接点旋转；所述第三铰接点铰接有同步调节机构，同步调节机构又连接收敛调节板，第三铰接点通过同步调节机构使收敛调节板绕第一铰接点旋转，调节凸轮的最高点位于所述第二铰接点之前，收敛调节板与调节凸轮形成相互错开的凸起，实现对发动机出口的有效遮挡。

优选的是，扩张调节板通过圆柱副连接于扩张段两侧之间。

优选的是，所述圆柱副具体为：扩张调节板的两侧分别具有一个柱状凸起，所述扩张段的两侧对应位置处具有容纳所述柱状凸起的滑槽。

优选的是，所述圆柱副具体为：所述扩张段的两侧之间架设有销轴，扩张调节板对应位置处具有容纳所述销轴的中空段。

优选的是，所述第一铰接点与扩张调节板的后端连接有外壁板，外壁板、收敛调节板以及扩张调节板为一个整体结构。

优选的是，所述第一铰接点与扩张调节板的后端连接有外壁板，外壁板包括至少两段，相邻两段之间滑动连接，最前段铰接在固定流道板的外壁面上，最后段与扩张调节板后端铰接。

优选的是，调节凸轮为中空结构，其两侧接通外涵冷却气。

优选的是，调节凸轮包括小同心圆型面与大同心圆型面，所述小同心圆型面与内流前流道板搭接，所述大同心圆型面与扩张段的内流后流道板搭接。

优选的是，调节凸轮包括小同心圆型面与大同心圆型面，所述大同心圆型面与内流前流道板搭接，所述小同心圆型面与扩张段的内流后流道板搭接。

优选的是，同步调节机构包括：铰接于喉道之间的转动轴；

与转动轴固定连接的第三转杆；铰接于第三转杆与收敛调节板之间的短连杆；

其中，转动轴与所述第三铰接点之间通过三连杆在垂直于转动轴的平面上组成平面四杆机构。

本申请的优点包括：适用于较大落压比、高隐身和低尾阻需求的飞行器，通过一套驱动系统实现喉道面积高效调节，便于实现飞发一体化设计，结构简单可靠。

附图说明

图1一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管主视图；

图2一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管正等侧剖视图；

图3一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管正等侧局部剖视图；

图4一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管正等侧视图

其中，1-固定流道板，2-收敛调节板，3-扩张调节板，4-侧壁板，5-固定支撑板，6-调节凸轮，7-内流前流道板，8-内流后流道板，9-同步调节机构，10-外壁板，91-长连杆、92-第一转杆、93-第二转杆、94-转动轴、95-第三转杆，96-短连杆，111-驱动构件，112-连杆。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

一种高效喉道可调高隐身低尾阻单边膨胀喷管，其特征在于：主要由固定流道板1、收敛调节板2、扩张调节板3、侧壁板4、固定支撑板5、调节凸轮6、内流前流道板7、内流后流道板8、同步调节机构9、外壁板10和驱动构件111组成，具体为：

固定流道板1、收敛调节板2、扩张调节板3、侧壁板4、调节凸轮6、内流前流道板7和内流后流道板8共同组成矩形截面的内流道，实现发动机高温燃气排出，使发动机产生推力组成；

固定流道板1位于上方，固定流道板1前端通过螺栓与发动机固定连接，固定流道板1后端通过转动副与收敛调节板2前端连接；

收敛调节板2后端通过转动副与扩张调节板3前端连接，收敛调节板2后段外侧通过转动副与同步调节机构9的拉杆96连接，收敛调节板2与调节凸轮6后壁面组成喷管收敛段和喉道；

扩张调节板3中后段通过滑动副和转动副与侧壁板4连接，与内流后流道板8组成喷管扩张段；

侧壁板4位于两侧，为中空结构，前端分别通过螺栓与发动机固定连接，用于连接支撑扩张调节板3、调节凸轮6和同步调节机构9，以及组成喷管内流道；

固定支撑板5为固定结构并位于最外侧，用于喷管外部整流结构，便于飞发一体化设计，降低飞机尾部阻力；

调节凸轮6、内流前流道板7和内流后流道板8构成相对固定内流道板1另一侧流道；

调节凸轮6为两同心圆型面结构，中心通过转动副垂直铰接在侧壁板4上，通过驱动机构11驱动调节凸轮6绕铰接中心转动，实现喉道调节；

内流前流道板7位于调节凸轮6前方，与固定支撑板5固定连接，内流前流道板7后端与调节凸轮6一个同心圆型面搭接；

内流后流道板8位于调节凸轮6后方，与固定支撑板5固定连接，内流前流道板8前端与调节凸轮6一个同心圆型面搭接；

同步调节机构9由长连杆91、第一转杆92、第二转杆93、转动轴94、第三转杆95和短连杆96组成，长连杆91和第一转杆92、第二转杆93位于侧壁板4内壁面外侧结构型腔中，长连杆91两端分别与第一转杆92、第二转杆93一端铰接，第一转杆92另一端与位于侧壁板4内壁面外侧的转动轴94端头固定连接，第二转杆93另一端与与位于侧壁板4内壁面外侧的调节凸轮6和侧壁板4铰接端固定连接；转动轴94两端通过转动副铰接在侧壁板4上，转动轴94两端头位于侧壁板4内壁面外侧，用于固定连接第一转杆92和第二转杆93，转动轴94中段位于侧壁板4内壁面之间，用于固定连接第三转杆；第三转杆一端与固定在转动轴94上，另一端与短连杆96一端铰接，铰接中心与转动轴94中心平行；短连杆96另一端铰接在收敛调节板2中后段外侧，铰接中心与短连杆96和第三转杆铰接中心平行；

外壁板10位于最外侧，用于喷管外部整流结构，便于飞发一体化设计，降低飞机尾部阻力；

驱动构件111为收敛调节板2、扩张调节板3和调节凸轮6运动提供驱动力，实现喉道面积调节提供驱动力。

在一些可选实施方式中，驱动构件111位于侧壁板4、固定支撑板5、调节凸轮6和内流前流道板7组成结构空间内，一端铰接在固定支撑板5内壁面上，一端铰接在调节凸轮6上，沿调节凸轮6铰接中心布置数量1～5个，直接驱动调节凸轮6绕铰接中心转动，实现喉道面积调节。

在一些可选实施方式中，驱动构件111位于侧壁板4、固定支撑板5、调节凸轮6和内流前流道板7组成结构空间内，一端铰接在固定支撑板5内壁面上，一端通过连杆112与调节凸轮6连接，避免驱动构件111转动造成驱动系统损伤，连杆112两端分别与驱动构件111和调节凸轮6铰接，两端铰接中心相互平行，驱动构件111沿调节凸轮6铰接中心布置数量1～5个，连杆112沿调节凸轮6铰接中心布置数量1～5个。

在一些可选实施方式中，驱动构件111位于侧壁板4内壁面外侧结构型腔中，一端与侧壁板4铰接，另一端与第二转杆93铰接，以减少构件数量，提高结构可靠性。

在一些可选实施方式中，驱动构件111位于侧壁板4内壁面外侧结构型腔中，一端与侧壁板4连接，另一端与连杆112铰接，连杆112分别与第二转杆93和驱动构件111铰接，避免驱动构件111转动造成驱动系统损伤。

在一些可选实施方式中，调节凸轮6大同心圆型面与内流前流道板7搭接，调节凸轮6小同心圆型面与内流后流道板8搭接。

在一些可选实施方式中，调节凸轮6小同心圆型面与内流前流道板7搭接，调节凸轮6大同心圆型面与内流后流道板8搭接。

在一些可选实施方式中，外壁板10为分段结构，前后段之间滑动连接，前段铰接在固定流道板1外壁面上，后段与扩张调节板3后端铰接。

在一些可选实施方式中，固定流道板1、收敛调节板2、扩张调节板3、侧壁板4、内流前流道板7和内流后流道板8内侧，设置有冷却结构，调节凸轮6沿外型面为中空环腔结构，形成完整的空腔冷却通道，将发动机出口外涵冷却气引向喷管，实现喷管冷却，提高喷管结构可靠性和隐身能力。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。