一种S弯喷管后甲板调节机构及保持喷流水平的调节方法

一种s弯喷管后甲板调节机构及保持喷流水平的调节方法
技术领域
1.本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种s弯喷管后甲板调节机构及保持喷流水平的调节方法。


背景技术：

2.为了实现s弯喷管与飞机后体的一体化结构设计，需将s弯喷管出口下壁面与翼身融合布局的机身后体表面相融合，形成了带后甲板的 s弯喷管结构。这种结构不仅可以进一步增强s弯喷管的隐身性能，还可以显著降低飞机的尾部阻力。
3.《推进技术》后甲板长度对带后甲板双s弯喷管流动特性影响研究中表明固定后甲板的s弯喷管结构，会导致喷管在不同工况下产生高达14
°
的喷流角度变化，使得发动机实际的推力线与发动机轴线不完全重合，导致轴向推力损失并引起偏向力矩，从而对飞机的气动布局产生影响，给飞机的控制造成困难。


技术实现要素：

4.要解决的技术问题：
5.为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种s弯喷管后甲板调节机构及保持喷流水平的调节方法，通过控制中心对后甲板压力进行实时监测，并根据后甲板压力与环境压力的差值控制后甲板转动，使喷流在不同工况下均保持在水平状态，解决了现有技术中带后甲板的s弯喷管在不同工况下喷流角度变化较大的问题。
6.本发明的技术方案是：一种s弯喷管后甲板调节机构，其特征在于：包括s弯喷管、后甲板、转轴和喷流调节系统，所述后甲板通过转轴铰接于s弯喷管出口下边缘；
7.所述喷流调节系统通过分析采集到的后甲板压力信号，控制转轴的旋转角度，进而调节后甲板的的转角，使得后甲板压力与环境压力相等，s弯喷管的喷流角度为0，即处于水平状态。
8.本发明的进一步技术方案是：所述喷流调节系统包括压力探针、采集线路、控制中心和控制线路；若干压力探针垂直安装于后甲板的下表面，通过采集线路将壁面压力信号传输至控制中心，由控制中心做出分析，将分析结果通过控制线路传输至转轴的驱动部分，进而驱动转轴调整后甲板的转角。
9.本发明的进一步技术方案是：所述转轴与后甲板固定连接，与s弯喷管出口下边缘铰接。
10.本发明的进一步技术方案是：所述驱动部分为电机或舵机，其输出轴与转轴连接，由控制中心输出信号控制电机或舵机动作，同时驱动转轴旋转。
11.本发明的进一步技术方案是：所述若干压力探针沿后甲板中心线等间距分布，且与后甲板垂直设置。
12.本发明的进一步技术方案是：所述压力探针的数量为15-30根。
13.本发明的进一步技术方案是：所述后甲板形状为长方形平板结构，后甲板的轴向
长度为s弯喷管出口高度的2-4倍。
14.本发明的进一步技术方案是：所述s弯喷管出口截面下边缘为直线，出口截面形状为矩形、梯形或三角形。
15.一种s弯喷管保持喷流水平的调节方法，其特征在于：
16.首先，由压力探针采集后甲板的压力信号，通过采集线路将压力信号传输至控制中心；
17.然后，由控制中心对接收到的压力信号进行计算及分析，根据结果将控制信号通过控制线路传输至转轴的驱动部分；
18.最后，由驱动部分驱动转轴带动后甲板转动；
19.当后甲板压力大于环境压力时，由驱动部分控制转轴带动后甲板顺时针转动，后甲板压力与环境压力的差值越大，后甲板转动角度越大；后甲板顺时针转动会使后甲板压力降低，若此刻后甲板压力仍大于环境压力，则继续控制后甲板顺时针转动；当后甲板压力已小于环境压力，则控制后甲板逆时针转动使后甲板压力上升，直到后甲板压力与环境压力相等，喷流处于水平状态。
20.有益效果
21.本发明的有益效果在于：应用本发明技术方案的s弯喷管后甲板结构，通过s弯喷管和后甲板对高温发动机部件的遮挡能够增强喷管的红外和雷达隐身性能；通过控制中心对后甲板压力进行实时监测，并根据后甲板压力与环境压力的差值控制后甲板转动，使喷流在不同工况下均保持在水平状态，解决了现有技术中带后甲板的s弯喷管在不同工况下喷流角度变化较大的问题；本发明的难点在于，通过后甲板调节机构建立后甲板转动方向与后甲板压力变化的关系，确定后甲板转动的控制规律。
22.当后甲板长度较短时，后甲板对喷流角度的影响较弱，而后甲板长度增长会导致后甲板重量大幅上升，控制难度增大，因此本发明优选将后甲板轴向长度设置为s弯喷管出口高度的2-4倍。
23.所述压力探针的排布间距越小控制效果越好，但基于节约成本和实时检测效果的综合考虑，本发明优选将压力探针数量设定为15-30根。
附图说明
24.图1是根据本发明实施例可选的一种s弯喷管后甲板调节机构在后甲板角度为 0
°
时的示意图；
25.图2是根据本发明实施例可选的一种s弯喷管后甲板调节机构在后甲板角度为 20
°
时的示意图；
26.图3是根据本发明实施例可选的一种s弯喷管后甲板调节机构的矩形喷口局部视图；
27.图4是根据本发明实施例可选的一种s弯喷管后甲板调节机构的梯形喷口局部视图；
28.图5是根据本发明实施例可选的一种s弯喷管后甲板调节机构的三角形喷口局部视图；
29.图6是根据本发明实施例可选的一种s弯喷管后甲板调节机构在不调节后甲板时
的喷流速度云图；
30.图7是根据本发明实施例可选的一种s弯喷管后甲板调节机构采用保持喷流水平的调节方法时的喷流速度云图；
31.附图标记说明：1、s弯喷管；2、后甲板；3、转轴；4、压力探针；5、采集线路； 6、控制中心；7、控制线路；8、喷管出口。
具体实施方式
32.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.本发明的实施例一种s弯喷管后甲板调节机构及保持喷流水平的调节方法，如图 1、2所示，包括：s弯喷管1、后甲板2、转轴3、压力探针4、采集线路5、控制中心6、控制线路7，s弯喷管出口8下边缘与后甲板2在转轴3处通过铰链连接，后甲板2下侧安装的压力探针4测得的壁面压力通过采集线路5输入控制中心6，当后甲板2压力大于环境压力时，控制中心6通过控制线路7控制转轴3的驱动部分，由驱动部分驱动转轴3带动后甲板2顺时针转动，而当后甲板2压力小于环境压力时，控制后甲板2逆时针转动，直到后甲板2压力与环境压力相等，s弯喷管1的喷流角度为0，即处于水平状态。
35.应用本发明技术方案的s弯喷管后甲板结构，s弯喷管1和后甲板2对高温发动机部件的遮挡能够增强喷管的红外和雷达隐身性能；通过控制中心6对后甲板2压力进行实时监测，并根据后甲板2压力与环境压力的差值控制后甲板2转动，使喷流在不同工况下均保持在水平状态，解决了现有技术中带后甲板的s弯喷管在不同工况下喷流角度变化较大的问题。
36.具体地，如图3、4、5所示，s弯喷管出口8截面下边缘为直线，截面形状可为矩形、梯形和三角形。
37.如图3、4、5所示，后甲板2形状为长方形，当后甲板2长度较短时，后甲板2 对喷流角度的影响较弱，而后甲板2长度增长会导致后甲板2重量大幅上升，控制难度增大，因此经过反复试验，后甲板2长度为s弯喷管出口8高度的2-4倍
38.如图1、2所示，转轴3与后甲板2固接，并与s弯喷管出口8下边缘铰接，转轴3转动能够带动后甲板2转动。
39.如图1、2所示，压力探针4沿后甲板2中心线等间距分布且与后甲板2垂直；压力探针4间距越小控制效果越好，但为了节约成本，压力探针4数量为15-30根。
40.如图1、2所示，控制中心6实时对采集线路5输入的压力信号进行平均，计算后甲板2压力，当后甲板2压力大于环境压力时，通过控制线路7控制转轴3的驱动部分，由驱动部分驱动转轴3带动后甲板2顺时针转动，后甲板2压力与环境压力的差值越大，后甲板2转动角度越大；后甲板2顺时针转动会使后甲板2压力降低，若此刻后甲板2压力仍大于环境压力，
则继续控制后甲板2顺时针转动，若此刻后甲板2 压力已小于环境压力，则继续控制后甲板2逆时针转动使后甲板2压力上升，直到后甲板2压力与环境压力相等，喷流处于水平状态。
41.如图6、7所示，在喷管落压比为4.65时，后甲板2角度为0
°
的喷流向上偏转9.2
°
，此时后甲板2平均压力为1.4倍环境压力，采用本发明提出的后甲板2调节方法调节后甲板2角度为10
°
，当后甲板2平均压力等于环境压力时喷流偏转角度接近0
°
，喷流处于水平状态。
42.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。