CN1766300A - 排气喷嘴左右摆动的导向 - Google Patents

Abstract

一种排气喷嘴组合件能给主排气流提供气流推力的导向以便提高飞行器的机动能力。该排气喷嘴组合件包括一条冷却空气通道，该通道能将冷却空气供到多个冷却孔上从而产生一个空气绝热层。一个引导槽能以正交于主排气流的方向将冷却空气流注射到排气通道内。一个盖板可部分阻断将冷却空气流导到排气通道内的引导槽，从而引导部分主排气流。

Description

排气喷嘴左右摆动的导向

本发明的背景

发明领域

本发明总的涉及喷气发动机的排气喷嘴，尤其涉及提供流体左右摆动导向的排气喷嘴。

背景技术

喷气发动机通常包括将高压空气提供给燃烧器的压缩机。点燃在燃烧器内的燃料和空气便可产生驱动涡轮的高速排气。该排气产生的推力能推动飞机。排气喷嘴引导排气使喷气发动机产生的推力优化。

飞机环绕几条轴线可运动，其中包括一条偏航轴线。飞机环绕偏航轴线的运动通常是用控制表面如方向舵来完成。移动排气喷嘴来引导排气也是一种已知的方法，可使飞机环绕偏航轴线运动。但该排气喷嘴的活动通常需要复杂的机构和控制系统。

经排气喷嘴排出的排气具有极高的温度。因此排气喷嘴设有一层由衬里内许多开口喷出的冷却空气。这层冷却空气使排气喷嘴的表面与排气所产生的高温隔绝。

有一种已知的左右摆动导向系统是利用在排气喷嘴的多个不同点上送入高压空气来帮助飞机环绕偏航轴线运动。遗憾的是，这种装置不仅由于从其他系统移走空气会降低发动机的效率，而且为了要使空气与排气喷嘴内所需位置连通，需要复杂的管道和导沟。

因此，需要为排气喷嘴研发一种简单而有效的左右摆动导向装置。

本发明概述

本发明是一个排气喷嘴组合件，它包括对采用冷却空气的主排气流的气流导向控制。

排气喷嘴组合件对主排气流提供的气流推力导向可提高飞机的机动能力。有一冷却空气通道将冷却空气供到设在内管道壁内的许多冷却孔上。对该推进系统的所有操作参数，冷却空气的流量和流率都固定不变。有一引导槽将冷却空气以正交于主排气流的方向注射到排气通道内。该引导槽被一盖板部分阻断。该盖板可沿引导槽移动借以调节将冷却空气注射到主排气流内的位置。有一连结在盖板上的作动臂可用驱动机构驱动。

通过引导槽注射冷却空气可改变主排气流的方向。该冷却空气造成一道横越排气喷嘴后缘的屏障来约束主排气流的流动。当盖板处在中心位置时，在该盖板的相对的两侧从引导槽内喷出的冷却空气的数量基本相等。这样主排气流便以相等的数量向排气喷嘴的中心聚合而取向，从而造成主排气流在方向上没有被改变。将盖板移向引导槽的任一侧可以约束主排气流中所需约束的部分，从而可给主排气流提供所需的导向。

该盖板在引导槽上总是封闭一个固定的区域，因此不管它在引导槽上的任何位置，冷却空气总是以相同的体积流到排气通道内。在操作时冷却空气的体积可无变化。

因此，本发明的排气喷嘴组合件能对主排气流提供推力导向而可不改变推进系统上的载荷并可不需复杂的管路和导管。

本发明的上面这些和其他一些特点可从下面的说明和附图中得到最好的了解。

附图简要说明

图1为具有二维排气喷嘴的喷气发动机的略图。

图2为具有按照本发明的左右摆动导向装置的二维排气喷嘴的顶视图。

图3为按照本发明的排气喷嘴的端视图。

图4为按照本发明的另一个排气喷嘴的顶视图。

图5为左右摆动导向装置在中心位置时排气喷嘴的剖视图。

图6为左右摆动导向装置在偏心位置时排气喷嘴的剖视图。

图7为一部分喷嘴衬里的放大图。

图8为一部分盖板的放大图。

优选实施例详细说明

参阅图1，其中示出的喷气发动机组合件10包括一个推进系统12，该系统从进口18吸取空气使它与燃料混合而产生主排气流20，从而得到所需的推力。该主排气流20通过一个含有排气通道的排气喷嘴组合件22排出。该排气通道包括一个使主排气流20加速的喷嘴喉部14。该排气喷嘴组合件22能给主排气流20提供气流推力导向借以提高飞机的机动能力。

参阅图2和3，该排气喷嘴组合件22为宽高比很大的长方形，宽度23可以大到高度的七倍以上，最好为大到九倍。该排气喷嘴组合件22包括一条后缘38，并且沿着前进方向先收敛后扩张。排气通道24的横断在积在喷嘴喉部14缩为最小，然后从喷嘴喉部14增大到后缘38。在后缘38上的高度27和宽度23使排气通道24的横断面积达到最大。在后缘38和喷嘴喉部14之间的距离可根据特定用途来确定。业内人士应当知道排气通道24的各种不同的几何形状和尺寸都在本发明考虑之列。

该排气喷嘴组合件22包括一个内管道壁25和一个外管道26，两者互相间隔开，从而在其间形成一条冷却空气通道40。该冷却空气通道40将冷却空气供到设在内管道壁25内的许多冷却孔42上。冷却空气44通过冷却孔42的流动在内管道壁25上造成一个空气绝热层使内管道壁25与主排气流的高温隔绝。对该推进系统12的所有操作参数，冷却空气44的流量和流率都固定不变，这样可以防止推进系统12的功效发生不需要的波动。

该排气喷嘴组合件包括一条引导槽30，该槽能将冷却空气44以正交于主排气流20的方向注射到排气通道24内。该引导槽30的一半被一盖板32部分阻断。该盖板32可沿引导槽30移动借以调节将冷却空气44注射到主排气流20内的位置。有一连结在盖板32上的作动臂33可用驱动机构46驱动。

该引导槽30包括一个顶点34和两个末端36。引导槽30的顶点34设在后缘38附近。实际上为了防止对主排气流20的流动可能产生的不利影响，最好使引导槽30设在远离喷嘴喉部14的地方。换句话说，将引导槽30设在排气喷嘴组合件22内时须使它不致扰乱通过喷嘴喉部14的主排气流流动的形状。

参阅图4，所示排气喷嘴组合件22的另一个实施例包括一系列设在一条弧线上的导向孔48。盖板32阻断一部分孔48来引导注射到主排气流20内的冷却空气44。虽然槽和孔的形状如图那样示出，但采用本行业行家所知其他形状也在本发明的考虑之列。

参阅图5，主排气流20的导向是这样完成的：通过引导槽30将冷却空气44注射到排气通道24内。该冷却空气44造成一道横越后缘38的屏障或堵塞区45来约束主排气流20的流动。在堵塞区45内的对气流的阻力使主排气流向阻力小的区域移动，因此弯转或流向没有流动障碍的、阻力最小的区域。注射到排气通道24内的冷却空气44由于产生高压区域50而造成障碍。该高压区域50造成对主排气流流动的阻力。但该高压区域50造成对主排气流流动的阻力。但该高压区域50造成的阻力并不阻止流动，只是对主排气流的流动提供阻力，从而促使主排气流20的绝大部分重新定向。

如所理解的，设置一畅通区52，其中将一盖板32设置在该槽内。畅通区52并不包含冷却空气44，因此，对高压区50中的流动产生较小的阻力。主排气流20未受阻止地流过畅通区52。盖板32明显地被图示在排气喷咀组合件22内的中央位置上。在该中央位置上，大体相等量的冷却空气44自盖板32的相反侧上的导向槽排出。这导致相等量的主排气流20被重新向排气喷咀22的中心定向，这又导致主排气流20的无定向导向。

本发明所说冷却空气44的注入被用来提供推力的导向而增强环绕偏航轴线的运动。正如一般所知，该偏航轴线是与飞行器运动方向垂直的轴线。但业内人士将会知道，虽然这里所示的设计用来提供给推力的导向是环绕偏航轴线的，但这种方法也可用来增强环绕其他轴线的运动，如俯仰轴线和滚转轴线。

参阅图6，所示排气喷嘴组合件22的盖板32被移动到基本上接近引导槽30的一侧。从引导槽30出来的冷却空气44将高压区域50产生在排气喷嘴组合件22的一侧，从而将主排气流20中的大部分气流导向排气喷嘴组合件22的另一侧。主排气流20的这种方向控制可提供所需方向的推力，从而可用来提高飞机的机动能力。

该盖板32将引导槽30的一个固定面积阻断，因此空气44的流量不会产生变化。在沿着引导槽30的任何一个位置上，该盖板32都阻断相同的面积，因此阻断冷却空气44的相同体积。冷却空气44的流量恒定是所希望的，因为这样推进系统12就不会遇到变化了。

参阅图7和8，所示为排气喷嘴组合件22的剖视图，包括设在通道40内的盖板32。由于该盖板32保留在通道40内，因此不会干扰主排气流的流动。另外，该盖板32和作动臂33都不需要承受排气通道内的高温。

该作动臂33从后缘38向后延伸，因此可被遮蔽离开排气喷嘴内的高温。该臂33支持该板32。该板32覆盖该槽30并搭接该槽30附近的周边，因此可大大减少冷却空气44在不需要的区域内通过该板32的泄漏。

本发明的排气喷嘴组合件22能对主排气流提供气流推力导向从而提高飞机的机动能力而对推进系统的需求不会产生不希望有的波动。另外，气流导向装置的组件都被屏蔽离开排气喷嘴内的高温，因此基本上可以不用能够承受这种高温的特殊材料。

虽然在上面已公开了本发明的优选实施例，但业内人士将会认识到在本发明的范围内可以作出某些修改。为此应该研究下面的权利要求来确定本发明的真正范围和内容。

Claims (19)

1.一种排气喷嘴组合件，具有：

一条排气通道；

一道限定冷却空气流道的管道壁；

设在所说管道壁内通向所说排气通道、将冷却空气流从所说空气流道供到所说排气通道内的导向开口；及

一个可移动的盖板，用以阻断从所说空气流道进入到所说排气通道内的一部分所说冷却空气流。

2.权利要求1的组合件，其特征在于所说导向开口为一槽。

3.权利要求2的组合件，其特征在于所说槽为弧形，有一顶点和两个末端，所说顶点设在所说末端的下游。

4.权利要求3的组合件，其特征在于所说排气通道具有一条后缘，所说顶点比所说末端更靠近后缘。

5.权利要求2的组合件，其特征在于所说槽具有恒定宽度。

6.权利要求1的组合件，其特征在于所说导向开口具有多个设在一条弧线上的导向孔，该弧线具有一个顶点和两个末端。

7.权利要求6的组合件，其特征在于所说顶点设在所说末端的下游。

8.权利要求6的组合件，其特征在于所说管道壁包括多个所说冷却空气用冷却孔，其中所说多个导向孔大于所说多个冷却孔。

9.权利要求1的组合件，其特征在于经所说导向开口的冷却空气流面积保持恒定，与所说盖板的位置无关。

10.权利要求1的组合件，其特征在于包括一个连结在所说盖板上的作动臂，该作动臂用来可选择地将所说盖板定位在所说导向开口的一部分上。

11.权利要求10的组合件，其特征在于所说盖板可选择地将所说冷却空气流导入所说排气通道内，以便提供左右摆动的导向。

12.权利要求1的组合件，其特征在于经所说导向开口的冷却空气流正交于经所说排气通道的主喷气流。

13.权利要求1的组合件，其特征在于所说排气通道为长方形。

14.权利要求13的组合件，其特征在于所说排气通道的宽度约为所说排气通道高度的九倍。

15.权利要求1的组合件，其特征在于所说排气通道包括一个顶侧、一个底侧、及在所说顶侧和底侧之间的第一和第二侧，其中所说导向开口设在所说顶侧和底侧中的一侧内。

16.一种排气喷嘴的流体导向组合件，具有：一个可在冷却空气通道内移动、用来可选择地阻断一部分导向开口的盖板，其中该导向开口使冷却空气连通到排气通道，而所说盖板阻断一部分流入该排气通道的冷却空气，以便改变主排气流的流动方向。

17.权利要求16的组合件，其特征在于包含一个连结到所说盖板上的作动臂，该作动臂来用将所说盖板移动到所说导向开口的不同部位上。

18.权利要求16的组合件，其特征在于所说盖板相对于其所有位置阻断该导向开口的面积相等。

19.权利要求16的组合件，其特征在于所说盖板可选择地将冷却空气流导入该排气通道内，以便对该主排气流提供流体导向。

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