一种二元矢量喷管喉道面积控制机构及二元矢量喷管的制作方法

本申请属于航空发动机设计技术领域，特别涉及一种二元矢量喷管喉道面积控制机构及二元矢量喷管。

背景技术：

喉道面积控制机构可以实现喷管喉道面积的调节，是喷管的重要组成部件。现有的二元喷管的喉道面积控制机构中，上下两侧收敛段的偏转由各自作动筒单独控制，机构复杂，可靠性低，需要设计专门的机构以实现同步运动。受二元喷管尺寸限制，现有喉道面积控制机构维护时，工作人员可达性较差。

现有的二元喷管的喉道面积控制机构中，无法实现上下两侧收敛调节片同步运动。上下两侧收敛段的偏转由各自作动筒单独控制，对控制系统提出较高要求。存在机构复杂、同步性差、可靠性低的问题，此外，受二元喷管尺寸限制，现有喉道面积控制机构工作人员维护可达性较差。

技术实现要素：

本申请的目的是提供了一种二元矢量喷管喉道面积控制机构及二元矢量喷管，以解决上述任一问题。

本申请的技术方案是：一种二元矢量喷管喉道面积控制机构，其包括：第一摇臂，所述第一摇臂可转动的设置在左侧壁和右侧壁之间，且所述第一摇臂穿过所述左侧壁和/或右侧壁，在所述第一摇臂端部固定有与所述第一摇臂同步转动的第一锥齿轮，所述第一摇臂通过第一拉杆连接上收敛调节片；第二摇臂，所述第二摇臂可转动的设置在左侧壁和右侧壁之间，且所述第二摇臂穿过所述左侧壁和/或右侧壁，且在所述第一摇臂端部固定有与所述第一摇臂同步转动的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮位于同一侧，且所述第二摇臂通过第二拉杆连接下收敛调节片；驱动机构，所述第二驱动机构一端铰接于二元矢量喷管圆转方段，另一端铰接第二摇臂或第一摇臂以驱动摇臂转动；二段式连杆，所述二段式连杆一端铰接于二元矢量喷管圆转方段，另一端铰接在所述驱动机构相对一侧的第一摇臂或第二摇臂上；以及至少一同步杆，所述同步杆与所述第一锥齿轮及所述第二锥齿轮同一侧，且所述同步杆的两端固定有与第一锥齿轮相匹配的第三锥齿轮和与第二锥齿轮相配合的第四锥齿轮。

在本申请中，所述第一摇臂包括第一转动杆及第一传动部，所述第一转动杆与所述第一传动部相对固定，所述第一传动部一端与第一驱动机构铰接，另一端与第一拉杆铰接，且所述第一传动部的两端轴线具有预设角度；所述第二摇臂包括第二转动杆及第二传动部，所述第二转动杆与所述第二传动部相对固定，所述第二传动部一端与第二驱动机构铰接，另一端与第二拉杆铰接，且所述第二传动部的两端轴线具有预设角度。

在本申请中，所述第一摇臂上设有键槽，用于安装第一锥齿轮；所述第二摇臂上设有键槽，用于安装第二锥齿轮；所述同步杆上设有键槽，用于安装第三锥齿轮和第四锥齿轮。

在本申请中，所述同步杆为两个，分别设置在左侧壁和右侧壁，两同步杆以第一驱动机构和/或第二驱动机构所在平面对称。

在本申请中，所述二段式连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆之间铰接，所述第一连杆与二元矢量喷管圆转方段铰接，第二连杆与第一摇臂铰接。

在本申请中，所述驱动机构一端铰接于二元矢量喷管圆转方段，另一端铰接第二摇臂以驱动下收敛调节片；相应的，所述二段式连杆一端铰接于二元矢量喷管圆转方段，另一端铰接在所述驱动机构相对一侧的第一摇臂上。

本申请还提了一种二元矢量喷管，所述二元矢量喷管包括二元矢量喷管圆转方段、左侧壁、右侧壁及上收敛调节片、下收敛调节片，所述左侧壁和右侧壁固定在所述二元矢量喷管圆转方段的左右两侧，所述上收敛调节片和下收敛调节片可偏转的设置在所述二元矢量喷管圆转方段的上下两侧，其还包括如权利要求-任一所述的二元矢量喷管同步机构。

本申请的二元矢量喷管喉道面积控制机构及二元矢量喷管通过锥齿轮啮合，可实现上下两侧的收敛调节片同步运动；整个二元矢量喷管仅有一个驱动机构控制即可实现二元喷管喉道面积控制，控制系统的可靠性较高；驱动机构放置在喷管下侧，喷管维护较为方便。本申请与传统二元喷管喉道面积控制机构相比，可实现收敛调节片同步运动，且同步性好、维护可达性高、控制系统可靠性高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请的二元矢量喷管喉道面积控制机构示意图。

图2为本申请的锥齿轮啮合示意图。

图3为本申请的第一摇臂与同步杆传动示意图。

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例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

本申请的目的是提供一种二元喷管喉道面积控制机构及二元矢量喷管，可以采用单一的驱动机构来控制上下收敛调节片实现同步运动，且需要具有结构简单、同步性好、易于维护、可靠性高等优点。

如图1至图3所示，本申请的二元喷管喉道面积控制机构包括第一摇臂43、第二摇臂53、驱动机构52、二段式连杆42和至少一个的同步杆21。

其中，二元矢量喷管具有一二元矢量喷管圆转方段10，左侧壁20和右侧壁30固定在二元矢量喷管圆转方段10的左右两侧，上收敛调节片40和下收敛调节片50设置在二元矢量喷管圆转方段10的上下两侧，上收敛调节片40和下收敛调节片50在被单一驱动机构驱动的情况下，可以实现收敛。

第一摇臂43可转动的设置在左侧壁20和右侧壁30之间，且第一摇臂43穿过左侧壁20和/或右侧壁30，在第一摇臂43端部固定有与第一摇臂43同步转动的第一锥齿轮433，第一摇臂43通过第一拉杆44连接上收敛调节片40。第二摇臂53可转动的设置在左侧壁20和右侧壁30之间，且第二摇臂53穿过左侧壁20和/或右侧壁30，且在第一摇臂43端部固定有与第一摇臂43同步转动的第二锥齿轮533，第二锥齿轮533与第一锥齿轮433位于同一侧，且第二摇臂53通过第二拉杆54连接下收敛调节片40。第二驱动机构52一端铰接于二元矢量喷管圆转方段10，另一端铰接第二摇臂53或者第一摇臂43以驱动相应的摇臂转动。二段式连杆42一端铰接于二元矢量喷管圆转方段10，另一端铰接在驱动机构52相对一侧的第一摇臂43或者第二摇臂53上。同步杆21与第一锥齿轮433及第二锥齿轮533同一侧，且同步杆21的两端固定有与第一锥齿轮433相匹配的第三锥齿轮211和与第二锥齿轮533相配合的第四锥齿轮212。通过第一锥齿轮433和第三锥齿轮211及第二锥齿轮533和第四锥齿轮212两个锥齿轮副的啮合传动，可以在驱动机构53驱动任一摇臂转动的情况下，带动另一侧的二段式拉杆42驱动相应的收敛调节片从动偏转，实现喷管喉道面积的控制。

需要说明的是，在第一驱动机构42驱动第一摇臂转动43转动以使上收敛调节片40张开时，第一锥齿轮433逆时针转动，在第二驱动机构52驱动第二摇臂转动53转动以使下收敛调节片50张开时，第二锥齿轮533顺时针转动，为了保证同步杆21的转动，同步杆21上的第三锥齿轮211和第四锥齿轮212转动相反。

在本申请中，第一摇臂43包括第一转动杆431及第一传动部432，第一转动杆431与第一传动部432相对固定，第一传动部432一端与第一驱动机构42铰接，另一端与第一拉杆44铰接，且第一传动部432的两端轴线具有预设角度。

同样的，第二摇臂53包括第二转动杆531及第二传动部532，第二转动杆531与第二传动部532相对固定，第二传动部532一端与第二驱动机构52铰接，另一端与第二拉杆54铰接，且第二传动部532的两端轴线具有预设角度。其中，预设角度通常为钝角，大约在160度左右，具体角度可根据实际使用情况调节。

其中，第一摇臂43和第二摇臂53，以及与第一摇臂43铰接的第一驱动机构42和与第二摇臂53铰接的第二驱动机构52以二元矢量喷管的水平中心面对称设置。

在本申请中，第一摇臂43上设有键槽4311，用于与第一锥齿轮433通过键连接，第二摇臂53上也设有键槽，用于与第二锥齿轮533通过键连接。同样的，同步杆21上也设有键槽22，用于与第三锥齿轮211和第四锥齿轮212通过键连接。

需要说明的是，在本实施例中，上述键为普通平键，其分别嵌入相应的杆和锥齿轮结构副中即可。

需要说明的是，当同步机构中的同步杆21为一个时，其能够实现本申请的功能，但由于第一转动杆431和第二转动杆531具有两端，仅驱动一端可能导致驱动或被驱动不顺畅的现象产生，因此本申请中优选为两个同步杆21。

在本申请中，二段式连杆42包括第一连杆421和第二连杆422，第一连杆421和第二连杆422之间铰接，第一连杆421与二元矢量喷管圆转方段10铰接，第二连杆422与第一摇臂43铰接。

本申请中，驱动机构优选的设置在二元矢量喷管的下侧，提高喉道面积控制机构的维修可达性。即驱动机构52一端铰接于二元矢量喷管圆转方段10，另一端铰接第二摇臂53以驱动下收敛调节片50；相应的，二段式连杆42一端铰接于二元矢量喷管圆转方段10，另一端铰接在驱动机构52相对一侧的第一摇臂43上。

本申请中，驱动机构为作动筒，可以输出直线运动。可以理解的是，驱动机构还可以是直线电机。

本申请的二元喷管喉道面积控制机构的工作过程为：当驱动机构52控制第二摇臂53的转动时，通过第二拉杆54驱动下收敛调节片主动偏转，同时带动同步杆24转动，通过两锥齿轮副的啮合传动，带动第一摇臂43转动，进而带动第一拉杆44驱动上收敛调节片40从动偏转，而二段式拉杆42中间部分则折叠或打开，实现喷管喉道面积的控制。

本申请的二元矢量喷管喉道面积控制机构及二元矢量喷管通过两锥齿轮副的啮合，实现了上下两侧收敛调节片的同步运动；整个二元矢量喷管仅有一个驱动机构控制实现了二元喷管喉道面积控制，控制系统的可靠性较高；驱动机构放置在二元矢量喷管的下侧，二元矢量喷管的维护性较为方便。本申请与传统二元喷管喉道面积控制机构相比，具有同步性好、维护可达性高、控制系统可靠性高的优点。

以上，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。