一种两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管的制作方法

1.本发明属于单边膨胀喷管设计领域，尤其是一种两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管。


背景技术：

2.随着航空技术的高速发展，未来的高超声速飞行器越来越多的考虑从地面水平起降。因此其推进系统的工作范围也包含从零速到高超声速，喷管作为推进系统的重要部件，其需要在范围较宽的落压比下工作。
3.常见的超声速喷管为收扩型，其出口面积最大一般为喉道的四倍左右，可以比较好的匹配喷管从低落压比到较高落压比的工况变化过程。但在高超声速工况下，喷管落压比有较大的增加，此时出口面积相对于其理想膨胀状态偏小，喷管将处于欠膨胀状态。轴对称收扩型喷管的出口面积限制主要来源于扩张片的调节，当扩张段长度固定时，其鱼鳞片的设计导致其出口最大状态受限于出口最小状态。为解决这种问题，需设计一种出口最大面积与出口最小面积解耦的两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的不足，基于轴对称收扩型喷管的构型，提供了一种两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管，扩张段采用两段式设计，将出口最大面积与出口最小面积解耦，避免了常规轴对称收扩型喷管出口最大面积受限的问题，提高了此类喷管的工作上限。
5.本发明的技术方案：
6.一种两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管，包括喷管进口段1、喉道调节段2、膨胀段3和滑动段4。所述的喷管进口段1前端与发动机燃烧室出口尺寸一致，截面为圆形，喷管进口段1为等直圆柱段；喉道调节段2为鱼鳞型，包括收敛段5和扩张段6，扩张段6转动连接于收敛段5的后端，收敛段5的前端与喷管进口段1后端转动连接；膨胀段3前端与滑动段4转动相连，滑动段4可沿飞机上的固定滑轨滑动，进而带动膨胀段3前后移动。膨胀段3和滑动段4位于喷管进口段1和喉道调节段2的外层。当落压比较小时，滑动段4前移，膨胀段3处于收敛状态，出口面积与内侧扩张段6出口面积相近；当落压比进一步增大时，滑动段4向下游移动，膨胀段3处于扩张状态，可根据落压比需求进一步增加喷管的出口面积。所述的喷管进口段1、喉道调节段2、膨胀段3和滑动段4均为轴对称结构。
7.与现有技术相比，本发明优点在于：采用两段式扩张段调节，通过内外双层扩张段，将出口面积与喉道面积解耦，提高了此类喷管的工作落压比上限。
附图说明
8.图1是本两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管组成示意图；
9.图2是本喷管出口面积变化的另一种情况的示意图；
10.图中，1-喷管进口段，2-喉道调节段，3-膨胀段，4-滑动段，5-收敛段，6-扩张段。
具体实施方式
11.下面结合实施例以及附图对本发明作进一步描述：
12.如图1所示，喉道轴对称滑动调节的单边膨胀喷管，包括喷管进口段1、喉道调节段中收敛段5和扩张段6、外层扩张段3和滑动段4。所述的喷管进口段1前端与发动机燃烧室出口尺寸一致，截面为圆形，喷管进口段1为等直圆柱段；喉道调节段2为鱼鳞型，包括收敛段5和扩张段6，扩张段6转动连接于收敛段5的后端，收敛段5的前端与喷管进口段1后端转动连接；膨胀段3前端与滑动段4转动相连，滑动段4可沿飞机上的固定滑轨滑动，进而带动膨胀段3前后移动。膨胀段3和滑动段4位于喷管进口段1和喉道调节段2的外层。所述的喷管进口段1、喉道调节段2、膨胀段3和滑动段4均为轴对称结构。
13.图1所示喷管出口面积为最小模式，当落压比较小时，滑动段4前移，膨胀段3处于收敛状态，出口面积与内侧扩张段6出口面积相近。
14.如图2所示，当喷管工作落压比增加时，滑动段4向下游滑动，膨胀段3处于扩张状态，可根据落压比需求进一步增加喷管的出口面积，此时内侧的扩张段6的出口处于最大状态，与膨胀段3的前端面积相近，两者相互搭接。


技术特征：
1.一种两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管，包括喷管进口段(1)、喉道调节段(2)、膨胀段(3)和滑动段(4)；所述的喷管进口段(1)前端与发动机燃烧室出口尺寸一致，截面为圆形，喷管进口段(1)为等直圆柱段；喉道调节段(2)为鱼鳞型，包括收敛段(5)和扩张段(6)，扩张段(6)转动连接于收敛段(5)的后端，收敛段(5)的前端与喷管进口段(1)后端转动连接；膨胀段(3)前端与滑动段(4)转动相连，滑动段(4)可沿飞机上的固定滑轨滑动，进而带动膨胀段(3)前后移动；膨胀段(3)和滑动段(4)位于喷管进口段(1)和喉道调节段(2)的外层；当落压比较小时，滑动段(4)前移，膨胀段(3)处于收敛状态，出口面积与内侧扩张段(6)出口面积相近；当落压比进一步增大时，滑动段(4)向下游移动，膨胀段(3)处于扩张状态，可根据落压比需求进一步增加喷管的出口面积；所述的喷管进口段(1)、喉道调节段(2)、膨胀段(3)和滑动段(4)均为轴对称结构。

技术总结
一种两段式扩张段调节的高马赫数轴对称喷管，属于单边膨胀喷管设计领域。包括喷管进口段、喉道调节段、膨胀段和滑动段。所述的喷管进口段前端与发动机燃烧室出口尺寸一致，截面为圆形，喷管进口段为等直圆柱段；喉道调节段为鱼鳞型，包括收敛段和扩张段，扩张段转动连接于收敛段的后端，收敛段的前端与喷管进口段后端转动连接；膨胀段前端与滑动段转动相连，滑动段可沿飞机上的固定滑轨滑动，进而带动膨胀段上前后移动。膨胀段和滑动段位于喷管进口段和喉道调节段的外层。所述的喷管进口段、喉道调节段、膨胀段和滑动段均为轴对称结构。膨胀段和滑动段均为轴对称结构。膨胀段和滑动段均为轴对称结构。


技术研发人员：蔡伊雯 尹超 汪东 缪俊杰
受保护的技术使用者：沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/3/24