三轴承旋转喷管型面设计与分析

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1、第４４卷第２期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．２２０１４年３月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｒ．２０１４三轴承旋转喷管型面设计与分析杨帆，刘增文，刘帅，王占学，张晓博（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７１００７２）摘要：通过对短距／垂直起降用三轴承旋转喷管工作原理的分析，给出了型面设计的技术指标，并对三轴承旋转喷管型面进行了分析，探讨了等直段、型面过渡段、收缩喷管段的设计方法。同时，基于某型涡喷发动机开展了数值模拟分析，发现喷管推力矢量有效偏转角与喷管偏转角度大致呈线性关系，且前者约为后者的１．０２１倍，则

2、设计的三轴承旋转喷管具有产生矢量推力的能力，满足了型面设计的要求。关键词：短距／垂直起降；三轴承旋转喷管；型面设计；数值模拟；推力矢量有效偏转角中图分类号：Ｖ２３１．３　　　文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０２桘００７７桘０４DesignandAnalisisofThreeBearingSwivelNozzleInnerContourＹＡＮＧＦａｎ，ＬＩＵＺｅｎｇ桘ｗｅｎ，ＬＩＵＳｈｕａｉ，ＷＡＮＧＺｈａｎ桘ｘｕｅ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏ桘ｂｏ（SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolyt

3、echnicalUniversity，Xi′an７１００７２，China）Abstract：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｒｅｅｂｅａｒｉｎｇｓｗｉｖｅｌｎｏｚｚｌｅ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｃｏｎｔｏｕｒｄｅｓｉｇｎｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｒｅｅｂｅａｒｉｎｇｓｗｉｖｅｌｎｏｚｚｌｅｉｎｎｅｒｃｏｎ-ｔｏｕｒｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｎａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｓｅｃｔｉｏｎ，

4、ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎ，ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｏｆｎｏｚｚｌｅｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｂａｓｅｄｏｎａｔｕｒｂｏｊｅｔｅｎｇｉｎｅ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｒｕｓｔｖｅｃｔｏｒａｎｇｌｅｗｉｔｈｔｈｅｎｏｚｚｌｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｉｓｒｏｕｇｈｌｙｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎ-ｓｈｉｐ，ａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｅｒｉｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ１．０２１ｔｉｍｅｓｏｆｔｈｅｌａｔｔ

5、ｅｒ．Ｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｔｈｅｔｈｒｅｅｂｅａｒｉｎｇｒｏｔａｔｉｎｇｎｏｚｚｌｅｈａｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｔｏｐｒｏｄｕｃｅｔｈｒｕｓｔｖｅｃｔｏｒｂｅｔｗｅｅｎ０ｄｅｇｒｅｅａｎｄ９５ｄｅｇｒｅｅ，ｗｈｉｃｈｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｃｏｎｔｏｕｒｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Keywords：ｓｈｏｒｔｔａｋｅｏｆｆ／ｖｅｒｔｉｃａｌｌａｎｄｉｎｇ；ｔｈｒｅｅｂｅａｒｉｎｇｓｗｉｖｅｌｎｏｚｚｌｅ；ｉｎｎｅｒｃｏｎｔｏｕｒｄｅｓｉｇｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ

6、ｔｈｒｕｓｔｖｅｃｔｏｒａｎｇｌｅ［２］引言直方向可偏转９５°，左右方向可偏转１０°，具有极好的推力矢量性能，此技术相对于传统矢量喷管，机械系随着新时代军事斗争形势的发展，部队对恶劣战统轻便，但性能更高，具有明显的技术优势。国外航空场状况和较低保障条件下军事打击能力的需求日益增［１］发达国家经过多年的研制和使用，已经掌握了ＳＴＯＶＬ加。短距／垂直起降（ＳＴＯＶＬ）战斗机在具备较强攻［３］战斗发动机的工作机理和关键部件技术。而国内对击能力的同时，具有传统战斗机无法比拟的短距起飞此的研究尚处于起步阶段，对三轴承旋转喷管设计技和垂直降落能力，因而越

7、来越受到各国军方的重视，已术方面的研究基本处于空白。经成为航空技术发展的重要方向。欧美强国相继开发型面设计是三轴承旋转喷管设计技术的基础和重了一系列ＳＴＯＶＬ战斗机，如英国的“海鹞”、俄罗斯的要组成部分，本文针对其展开研究。先给出了设计指ＹＡＫ－３８、ＹＡＫ－１４１、美国的Ｆ－３５Ｂ等。标，然后对其定性分析，并就型面设计方法进行了较为在近几十年的研究中，成功的ＳＴＯＶＬ发动机都带详细的介绍，最后开展了相应的数值模拟和分析。有强大的推力矢量喷管，以满足发动机的工作需求。在最新的技术领域中，俄罗斯的ＹＡＫ－１４１、美国的Ｆ－３５Ｂ等战机都采用三轴

8、承旋转喷管技术来实现垂１　三轴承旋转喷管工作原理直起降功能，其中Ｆ１３５发动机三轴承旋转主喷管，垂三轴承旋转喷管主要由与发动机过渡转接段、三收稿日期：２０１４－０２