次流喷射控制推力矢量喷管的流场数值模拟

为了探讨次流喷射控制二维推力矢量喷管的性能 ,用时间推进求解N S方程的方法数值模拟了喷管的流场 ,数值格式用中心有限体积格式 ,借助于当地时间步长和隐式残差光顺技术加速收敛 ,得到了在不同二次喷流压力下推力矢量喷管内流场的变化特征。计算结果与实验结果比较有满意的一致性。研究表明 ,应用次流喷射控制主流流动可以实现较大的推力矢量转折 ,但是 ,二次喷流必须具有足够的压力值。

二元双喉道射流推力矢量喷管流动参数影响的数值研究

采用数值模拟方法研究了不同流动参数对二元双喉道射流推力矢量喷管（Dual-throatfluidic Thrust-vecto-ringNozzle，DTN）内流特性和推力矢量控制效果的影响。结果表明，DTN在非推力矢量情况下，NPR在3～4范围时，推力系数较大，达到0．968，而流量系数较小，仅为0．93；NPR再增大，推力系数迅速下降。在推力矢量情况下，落压比一定时，随着次流流量比的增加，推力矢量角增加，而流量系数、推力系数、推力矢量效率减小；次流流量比一定时，随着落压比的增加，推力矢量角减小，系统推力系数先增加后减小，流量系数略微增加。

推力矢量控制与推力矢量喷管

叙述了推力矢量控制的分类、发展过程，说明了推力矢量控制的重要性，推力矢量控制是未来战斗机提高敏捷性和获得过失速机动的重要手段。介绍了目前世界上航空发达的国家推力矢量控制和推力矢量喷管的发展现状和趋势，采用推力矢量控制和推力矢量喷管后使飞机所获得的效益和面临的问题。

激波诱导推力矢量喷管不同气体喷注时的性能分析

针对激波诱导推力矢量控制研究仅限于主流和次流气体为同种气体的研究现状,开展了不同次流气体分子质量对推力矢量性能的影响规律研究。首先采用二阶精度AUSM+格式和k-ωSST两方程湍流模型求解三维Favre平均Navier-Stokes方程,模拟了喷管复杂干扰内流场。然后计算了He、N2和CO2等次流气体在不同注气角度、注气压力和主流落压比下的矢量偏转角度和推力系数。计算结果表明:平均分子质量越小的次流气体矢量偏转角度越大,推力损失越小。因此可选用平均分子质量小的气体作为次流气源,或者将从燃烧室引出的高温燃气与分子质量小的气体混合。

逆流推力矢量喷管基本流动特征的数值研究

利用数值模拟的方法,通过对逆流方案中喷管气动性能的研究验证了逆流推力矢量方案的可行性。在非矢量状态下主喷管出口截面上的流量系数和推力系数分别达到99.2%和98.8%;矢量化状态下最大推力矢量角超过了20°,而推力系数与非矢量状态下的比较下降不超过3.7%,且最大抽吸二次流量比仅为2.1%。此外,对该方案中一些基本的流动特征进行了分析,得到了抽吸二次流量比与推力矢量角的变化关系所揭示的流场结构,并对此进行了详细解释,同时揭示了逆流剪切层强烈的湍动特性和大涡结构的特点。

轴对称推力矢量喷管载荷变形的控制补偿

研究了温度场和气动载荷联合作用下的轴对称矢量喷管出口面积和偏转角度误差的补偿问题.建立了扩张调节片位姿参数与其悬挂机构尺度之间的关系,导出了悬挂机构关节角位移增量与构件长度增量之间的微分方程,得到喷管出口面积误差和矢量偏转角误差与负载变形之间的解析表达式.利用矢量偏转角度和面积与轴对称矢量喷管转向驱动机构动平台位姿之间的关系,建立了受温度场和气动载荷联合作用下的动平台位姿补偿方程.研究表明,补偿后的矢量偏转角度和面积的相对误差不大于1%.

固体火箭发动机射流推力矢量喷管气固两相流数值模拟

用颗粒轨道模型对基于激波控制的二维收缩扩张(2DCD)喷管中的气固两相流动进行了数值模拟,并与纯气相条件下的计算结果进行了对比分析,研究了1～40μm不同直径颗粒的运动轨迹和内流场参数的分布特征,并对矢量喷管的推力性能进行了研究。研究表明,颗粒相的加入和颗粒直径的变化对矢量喷管的内流场和推力性能都有较大影响。在进行射流推力矢量喷管的设计和性能计算时一定要考虑颗粒相的影响。

S/VTOL战斗机用推力矢量喷管技术的发展及关键技术分析

S/VTOL(short/vertical take-off and landing)战斗机用推力矢量喷管是飞机实现短距起飞垂直降落,摆脱对跑道的依赖,减小航母的设计难度,及显著提高飞机机动性能的关键技术,已成为第4代战斗机和战斗机用航空发动机的设计标志。结合不同时期推力矢量喷管的特征和不同战斗机对推力矢量的技术要求,对短距起飞垂直降落战斗机用矢量喷管的结构特点、工作原理及发展状况进行了归纳及总结。详细提出了S/VTOL战斗机用推力矢量喷管的关键技术,并对开展S/VTOL战斗机用矢量喷管技术研究提出建议。

球形收敛调节片推力矢量喷管的发展

球形收敛调节片喷管(SCFN)是一种正在研制中的先进的轴对称/非轴对称混合式推力矢量喷管。简述了它的发展现状并总结了其结构特点,并指出,它是一种具有发展潜力的推力矢量喷管。

推力矢量喷管及其控制技术综述

推力矢量控制是第四代战斗机获得过失速机动性的必要条件,推力矢量喷管具有提供巨大的飞机性能收益的潜力。文中介绍轴对称矢量喷管和二元收-扩矢量喷管的结构,较详细地讨论了二元矢量喷管的控制机构、控制工作模态和控制系统。

推力矢量喷管现状和发展趋势

该文介绍了推力矢量喷管的现状,并从未来军用飞机和发动机的要求出发,对推力矢量喷管的发展趋势进行了展望和预测。

射流推力矢量喷管粒子沉积特性数值模拟

运用粒子轨道模型对基于激波控制的三维轴对称收缩扩张喷管中的气固两相流动进行了数值模拟,研究了1～100μm不同直径粒子的沉积特性。计算结果表明:主流中粒子的沉积部位主要集中在喷管的收敛段和喉部附近,粒子直径越大,沉积区域越大,大沉积率越高;二次流中的大尺寸粒子会对扩张段壁面造成烧蚀。射流推力矢量喷管的热防护设计应充分考虑到二次流中粒子对壁面的烧蚀。

射流推力矢量喷管中粒子运动轨迹的数值模拟

用颗粒轨道模型对基于激波控制的二维收缩-扩张(2-DCD)喷管中的气固两相流动进行了数值模拟,研究了1～60μm不同直径颗粒的运动轨迹。研究表明,颗粒尺寸越小,粒子的随流性越好;颗粒尺寸越大,主流中的粒子与收缩段壁面碰撞越剧烈,无粒子区越大,二次流中的粒子对下壁面的碰撞越剧烈。

推力矢量喷管参数化数值仿真设计

通过对Gambit和Fluent流体数值仿真软件进行二次开发,对推力矢量喷管进行参数化建模和数值计算;该参数化设计可快速对推力矢量喷管进行数值仿真计算,从而提高方案对比效率.

轴对称推力矢量喷管驱动机构的多目标优化设计研究

实时高效的实现矢量喷管偏转方位和喷口面积是喷管驱动机构的设计准则。针对以Gough-Stewart并联机构为基础的某典型轴对称矢量喷管(AVEN)驱动机构,建立AVEN驱动机构的空间运动学方程,采用同伦法进行驱动机构的运动正解和反解分析,获得机构参数与推力矢量方位和A9面积的关系。以A9转向控制环转角和出口截面形状为优化目标函数,建立AVEN驱动机构主要几何参数的多目标优化数学模型,将变权系数法与改进的遗传算法结合,对AVEN驱动机构进行了多目标优化设计,获得了最佳的机构参数,通过优化前后的参数对比分析证实了优化设计结果的合理性。

国外航空发动机推力矢量喷管技术的发展研究

本文主要介绍了国外推力矢量喷管的发展状况、未来趋势和技术途径。指出AVEN因其成本低、重量轻,既易于改装现役发动机,也适于未来的先进机种等突出优点而倍受推崇。其所采用的技术途径可供我们借鉴。

轴对称推力矢量喷管喉道面积的精度分析与补偿

研究运用控制补偿系统对轴对称推力矢量喷管喉道面积精度补偿的问题。建立喉道正逆运动学模型;考虑机构的加工误差、输入误差以及铰链间隙误差的影响,进行喉道的精度分析;依次运用开环逆模控制及单神经元PID加逆模前馈控制设计控制补偿系统,实现对喉道面积精度的补偿,运用仿真测试的方法验证了后者对喉道面积精度补偿效果更佳。经控制系统补偿后,喉道面积的偏差不大于1%,对轴对称推力矢量喷管的精确控制及补偿控制器的研发提供了一定的理论基础。

单缝流体推力矢量喷管的气动特性

流体矢量喷管重量轻,便于维修,应用前景可观。但二次流的存在造成了流场振荡,因此研究矢量喷管的流动特性具有重要的理论和工程意义。运用数值模拟方法,通过在二元收扩(2DCD)喷管的扩张段引入二次流,研究激波控制的流体推力矢量喷管的气动特性。利用分离涡模拟(DES)湍流模型进行矢量喷管非定常流场的数值计算,先后得到了流场的流线、涡量系数、密度梯度和熵的分布。结果表明:随着流动的发展,激波不断发生振荡,上、下壁面唇口处生成的涡沿着剪切层外侧不断向下游脱落;尾流内上剪切层的摆动角度和熵增皆大于下剪切层。

变着花样飞--探索推力矢量喷管

俗话说:“大力出奇迹。”只要推力足够大,别说砖头能轻易飞上天,就连重达几十吨的火箭也可以飞到太空中。在火箭发射时,我们仔细观察火箭发动机的喷管,就会发现喷管会出现轻微的摆动现象。这个过程其实是火箭发动机通过喷管来调整燃烧后的高温高压气体的喷射方向,以此实现发动机推力方向的不断调整,从而使火箭保持平衡,确保火箭航向正确。

发动机推力矢量喷管现状和发展趋势

本文介绍了目前正在使用和在研的推力矢量喷管的种类、特点、工作原理、优缺点及未来推力矢量喷管的发展趋势,并对我国内推力矢量喷管的发展提出了建议。