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1、1997年航空发动机第1期航空发动机推力矢量技术发展趋势分析靳宝林朱明俊,(沈阳航空发动机研究所110015),,摘要:本文主要站在信息角度上阐述了航空发动机推力矢量技术的利用统计分析方法发展演变趋势。同时,借助于对轴对称推力矢量喷管的简要分析,与二元推力矢量喷管作了对比,对轴对称推力矢量喷管客.观地进行了评价:关键词推进技术航空发动机推力矢最排气喷管损失可以接受。这说明,采用这种推力矢量控1引言制的推进系统除了具备能使飞机前进飞行近年来,随着新一代高性能发动机的研制,推力矢量技术已成为航空领域一项热门课题,并普遍引起国内外关注。当
2、前,几乎所有航空技术发达的国家,都将目光瞄向了这.力仲旋转力中心一技术?何以有如此巨大反响这同它的作战功用和发展潜力是分不开的。从信息分析角度,就其工作原理、性能特点,以及发展过程,人们将不难看出,该技术’.较之常规喷气推进技术有不可比拟的优点。它不仅可满足现代高性能战斗机的要求,也,更适用于新一代战斗机(如F一2苏一35等)黔的发展。从适存性和有效性来说,轴对称推力一.np二一i.I。域俯仰力矩箭=口)(l。),(T)()矢量技术更有着无比广阔的发展前途,,^,sin巾,1二人偏航力矩口,)O)rC)()2工作原理及性能特点Tx推
3、力转向原理比较简单,它是在常规喷象只众冲绝0,O,,一气推进系统基础上借助于机械构件或合理矢盆力走向的空气动力结构布局,来改变喷气流方向使如髯十之产生附加力矩,进而操纵和控制飞机。从图1可见,当排气流折转角为毋时,便产生一个才子,015与飞机轴线垂直的力或绕着飞机质心成一转(度)矢量角(度)矢盆角角的力矩,其大小与isn中成正比,而推力损失。,则正比于1一cos中计算和试验均证明在折图1推力矢量控制原理转角适中的情况下,推力转向十分有效`一般,“,说当折转角在0o一20范围时飞机对推力收稿日期:1996一12一12年航空发动机第期,
4、、、的推力功能外还能在俯仰/偏航/横滚/反推/H12200m)巡航距离指标分别改善78肠,、、、、、、力方向上为飞机提供发动机的内部推力从72%一72哪53%37%一29%一16%而补充或代替通常利用飞机舵面或其它操纵30%、13%.可见推力矢量喷管确实改善了飞装置所产生的外部气动力,以此来操纵和控机的机动性和敏捷性,大大缩短了起落滑跑制飞机。因此,可以说推力矢量控制技术不单距离,并有利于超音速巡航。是减小了飞机配平阻力和提供了转向功能,由于推力矢量装置是一个复杂的系统工它还为减小尾翼尺寸(甚至取消)和减轻重量程,它涉及到气动、传热
5、、结构、材料、控制等以及减少雷达反射面和红外辐射开辟了一条多方面学科,整体和各部件之间的协调特点可行的途径。以及结构性能很大程度上又与各国的基础研,,1989年美国曾用F一155/MTD机动性验究和技术水平有关因而相关种类较多结构证机对二元矢量喷管进行过试飞验证,其结和功用也异。然而,综合来看,如果把早期发果比常规F一15C的最大升力系数、飞行中减展的VTOL/STOL/反推力这类喷管除外,主.、、l,速率着陆滑跑距离滚转率(M4/耍可分为两大类即轴对称矢量型和二元矢H12200m)、爬升率(M0.3/6Om)、。,H10起飞滑量型
6、为便于了解矢量喷管发展现状仅将具.跑距离、着陆速度(等迎角)、加速率(Ml4有代表性的矢量喷管简略归纳,见表1。表1有代表性的矢量喷管名称英文类型功能推力典型图(示意)验证机结构特点研制时间缩写矢量角(起始)。1燃气舵(或PVN非轴俯仰或士10邑F一14在飞机尾罩外侧加装3~4块70年住三,称折流板)对称偏航F一18可向内外作径向转动的板叶代初美、德X31而喷管一般缩于尾罩里面2二元收敛ZDCD二元俯仰士200.登篮礼_F100一P在喷管扩散段安装两块(上、1973年:W,/扩散喷管隐身漏矛弧一220下)调节片以调节Ag和转向Fll
7、9Fl加3ADEN_0加力偏转兀俯仰士15住F404是一种飞行重量自冷式单斜面1983年,式喷管膨胀(SEE)R喷管山二元可调面瞬妙积收/扩调节片组件、机身下调节片和外感胳斜析构成0,4球形收敛调SCFN二元俯仰土25又甲R召三收敛转接段是球形作偏肮调1986年,、节片喷管偏航节扩散段出口为矩形作俯反推力/JTDE仰调节0l瞻5AVEN轴对称17~Fl70轴对称推力俯仰0_X()在轴,对称收/扩喷管的扩散年矢量喷管偏航20全Fll0段共轴装有若干组调节片和代中}圣龄一,.居逆上`可在周向}密封片360范围内j。0偏转17~206YB
8、BN000}1985俯仰/偏航P/轴对称俯仰~20二由FIOO平衡梁喷管结年F,平衡梁喷偏航霎100一P构(BBN)发展而来采用异步管W一229控制环调节扩散调节片和密封片,以种制转向。0一,7圆柱段轴AT轴对称俯仰士20…苏一35/
