一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构

本发明涉及航空发动机喷管，更具体的说是涉及一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构。

背景技术：

1、针对未来高隐身性、高推重比战斗机的发展方向，同时考虑到潜水飞机的应用需求，亟需发展一种能够兼顾高推力与高隐身性且能够实现喷管出口闭合的发动机喷管结构。

2、目前广泛应用的轴对称可调喷管虽然推力性能较高，但难以实现后向高温旋转部件如涡轮的有效遮挡，使得其隐身性能较差，且无法实现喷管出口闭合，不适合潜水飞机上的应用需求。而二元可调喷管虽然具有一定的隐身性能且在特定设计结构的条件下能够实现喷管出口闭合，但由于结构特性的影响，该型推力性能较差。

3、因此，如何提供一种可提高发动机的推力性能与隐身性能，同时能够实现喷管出口面积可闭合，使其能够适用潜水飞机的使用环境的可调喷管结构是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种喷管出口面积可调，使得发动机具有高推力性能与隐身性能，以及当喷管应用于潜水飞机上时，喷管的出口可闭合，从而避免外部介质侵入发动机影响发动机正常工作的可实现出口闭合功能的可调喷管结构。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，包括：

4、喷管连接筒，其与航空发动机连接，所述喷管连接筒上套设有调节环；

5、喷管收敛筒，其包括周向连接在所述喷管连接筒的出口处的上下相对布置的上侧主动调节片、下侧主动调节片、左右相对布置的左侧主动调节片、右侧主动调节片和八个从动调节片，八个所述从动调节片每两个为一组，共四组，其每组分别连接在所述上侧主动调节片、所述左侧主动调节片、所述下侧主动调节片、所述右侧主动调节片之间以在所述喷管连接筒的出口构成可收敛的环形结构；

6、作动筒，其为上下相对固定在所述喷管连接筒的外筒壁上的两个，两个所述作动筒的伸缩端均与所述调节环的一侧固定连接；

7、上下相对布置的上侧作动连杆和下侧作动连杆，所述上侧作动连杆的一端与所述调节环的另一侧铰接，另一端与所述上侧主动调节片的外壁铰接连接，所述下侧作动连杆的一端与所述调节环的另一侧铰接，另一端与所述下侧主动调节片的外壁铰接连接；

8、左右相对布置的左侧作动连杆和右侧作动连杆，所述左侧作动连杆一端与所述调节环另一侧铰接连接，另一端与所述左侧主动调节片的外壁滑动连接，所述左侧作动连杆与所述喷管连接筒上靠近其出口的位置滑动连接，所述右侧作动连杆一端与所述调节环另一侧铰接连接，另一端与所述右侧主动调节片的外壁滑动连接，所述右侧作动连杆与所述喷管连接筒上靠近其出口的位置滑动连接。

9、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，其可用作航空发动机的喷管，在用作航空发动机喷管时，可将喷管连接筒的进口端连接至发动机的涡轮或加力燃烧室后部。初始时，作动筒远离喷管连接筒出口位置，此时喷管收敛筒的出口为正八形结构，可降低气流在喷管中的流动损失，提高发动机的推力性能；随着作动筒的伸长，调节环向喷管出口移动，带动上下作动连杆运动并实现上下主动调节片的向内偏转，同时带动左右作动连杆运动并实现左右主动调节片的向外偏转，进而可实现喷管出口由正八边形变为六边形，其出口的面积减小，此时可适当遮挡发动机内的高温部件，提高发动机的隐身性能；作动筒继续伸长，调节环继续向喷管出口移动，可实现喷管出口由六边形变为封闭，此时喷管可应用于入水的潜水飞机上，从而避免外部介质侵入发动机影响发动机正常工作。因此，该喷管在调节环以及上下作动连杆与左右作动连杆的传递下，各调节片相对位置发生改变，喷管出口面积能够实现调节，保证不同工况下航空发动机的正常工作。

10、进一步的，所述调节环的另一侧上固定有上下相对布置的上侧驱动杆和下侧铰接杆，所述上侧主动调节片的外壁上固定有上侧铰接座，所述下侧主动调节片的外壁上固定有下侧铰接座，所述上侧作动连杆一端与所述上侧驱动杆远离所述调节环的杆端铰接连接，另一端与所述上侧铰接座铰接连接，所述下侧作动连杆一端与所述下侧铰接杆远离所述调节环的杆端铰接连接，另一端与所述下侧铰接座铰接连接。

11、进一步的，所述调节环的另一侧上固定有左右相对布置的左侧铰接座和右侧铰接座，所述喷管连接筒上靠近其出口的位置固定有左右相对布置的左侧支撑座和右侧支撑座，所述左侧主动调节片的外壁上固定有左侧滑槽块，所述右侧主动调节片的外壁上固定有右侧滑槽块；

12、所述左侧作动连杆一端与所述左侧铰接座铰接连接，另一端固定有左侧滑动轴，所述左侧滑动轴与所述左侧滑槽块上的第一左滑槽滑动连接，所述左侧作动连杆上靠近其一端的位置开设有第二左滑槽，所述第二左滑槽与所述左侧支撑座上的滑动轴滑动连接；

13、所述右侧作动连杆一端与所述右侧铰接座铰接连接，另一端固定有右侧滑动轴，所述右侧滑动轴与所述右侧滑槽块上的第一右滑槽滑动连接，所述右侧作动连杆上靠近其一端的位置开设有第二右滑槽，所述第二右滑槽与所述右侧支撑座上的滑动轴滑动连接。

14、采用上述技术方案产生的有益效果是：随着作动筒伸长，调节环向喷管出口方向移动，在上下作动连杆的带动下，上下侧的主动调节片向内靠近偏转闭合，同时左右作动连杆上的滑槽与喷管连接筒上的支撑座滑动，以及调节环与左右作动连杆的铰链的作用下，推动左右作动连杆向左右两侧张开，进而通过左右作动连杆上的滑动轴与左右主动调节片上的滑槽块相互作用带动左右主动调节片向外偏转，实现喷管出口由正八边形至凸多边形至闭合之间的连续变化。

15、进一步的，每组的两个所述从动调节片之间，以及对应的所述从动调节片与所述上侧主动调节片、所述左侧主动调节片、所述下侧主动调节片、所述右侧主动调节片之间均通过铰链铰接连接。

16、进一步的，所述上侧主动调节片、所述左侧主动调节片、所述下侧主动调节片、所述右侧主动调节片均为等腰三角形结构，其底边分别为所述喷管连接筒出口处圆形的四分之一圆弧，每组的两个所述从动调节片分别与相应的所述等腰三角形结构的等腰边铰接连接。

17、进一步的，所述喷管连接筒出口处对应所述上侧主动调节片、所述左侧主动调节片、所述下侧主动调节片、所述右侧主动调节片的连接位置均具有向外扩张延展的圆弧曲面结构。

18、采用上述技术方案产生的有益效果是：使得上侧主动调节片、左侧主动调节片、下侧主动调节片、右侧主动调节片闭合后，能够与喷管连接筒出口处形成密闭连接，避免与喷管连接筒出口处连接位置出现孔洞而泄漏喷射气体，保证发动机的推力性能。

技术特征：

1.一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，其特征在于，所述调节环(2)的另一侧上固定有上下相对布置的上侧驱动杆(9)和下侧铰接杆(10)，所述上侧主动调节片(31)的外壁上固定有上侧铰接座(11)，所述下侧主动调节片(32)的外壁上固定有下侧铰接座(12)，所述上侧作动连杆(5)一端与所述上侧驱动杆(9)远离所述调节环(2)的杆端铰接连接，另一端与所述上侧铰接座(11)铰接连接，所述下侧作动连杆(6)一端与所述下侧铰接杆(10)远离所述调节环(2)的杆端铰接连接，另一端与所述下侧铰接座(12)铰接连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，其特征在于，所述调节环(2)的另一侧上固定有左右相对布置的左侧铰接座(13)和右侧铰接座(14)，所述喷管连接筒(1)上靠近其出口的位置固定有左右相对布置的左侧支撑座(15)和右侧支撑座(16)，所述左侧主动调节片(33)的外壁上固定有左侧滑槽块(17)，所述右侧主动调节片(34)的外壁上固定有右侧滑槽块(18)；

4.根据权利要求1或2所述的一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，其特征在于，每组的两个所述从动调节片(35)之间，以及对应的所述从动调节片(35)与所述上侧主动调节片(31)、所述左侧主动调节片(33)、所述下侧主动调节片(32)、所述右侧主动调节片(34)之间均通过铰链铰接连接。

5.根据权利要求4所述的一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，其特征在于，所述上侧主动调节片(31)、所述左侧主动调节片(33)、所述下侧主动调节片(32)、所述右侧主动调节片(34)均为等腰三角形结构，其底边分别为所述喷管连接筒(1)出口处圆形的四分之一圆弧，每组的两个所述从动调节片(35)分别与相应的所述等腰三角形结构的等腰边铰接连接。

6.根据权利要求4所述的一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，其特征在于，所述喷管连接筒(1)出口处对应所述上侧主动调节片(31)、所述左侧主动调节片(33)、所述下侧主动调节片(32)、所述右侧主动调节片(34)的连接位置均具有向外扩张延展的圆弧曲面结构(101)。

技术总结
本发明公开了一种可实现出口闭合功能的可调喷管结构，包括：喷管连接筒、调节环、喷管收敛筒、两个作动筒、两个作动连杆；调节环套设在喷管连接筒上，喷管收敛筒包括周向连接在喷管连接筒的出口处的上下左右四个主动调节片以及连接在主动调节片之间的八个从动调节片；两个作动筒固定在喷管连接筒上，其伸缩端均与调节环的一侧固定连接；两个作动连杆一端均与调节环另一侧铰接，另一端分别与上下主动调节片的外壁滑动连接，两个作动连杆均与喷管连接筒滑动连接。该喷管在调节环以及上下作动连杆与左右作动连杆的传递下，各调节片相对位置发生改变，喷管出口面积能够实现调节，保证不同工况下航空发动机的正常工作。

技术研发人员：额日其太,王勇,闵敏,程鹏志,赵春生,胡春晓
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8