航空发动机推力矢量技术揭秘
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推力矢量技术的研究与发展_赵景芸推力矢量技术的研究与发展赵景芸金捷(燃气涡轮研究院成都·610500)摘要介绍了推力矢量的基本原理,国外推力矢量技术的发展及矢量喷管的主要技术方案,分析了国外推力矢量技术的研究方向、技术途径,对我国推力矢量技术的研究提出了一些建议。
关键词推力矢量技术矢量喷管发展1 引言推力矢量技术成为近年来国内外航空技术的热点,其原因在于,推力矢量技术不仅能显著提高在役、在研飞机的性能和作战效能,而且其进一步发展,可以使飞机减少甚至取消尾翼,导致无尾飞机的出现,带来飞机设计的技术革命。
推力矢量技术的研究开始于70年代初期,至80年代中后期取得重大技术突破。
美国的F-15STOL/MTD(短距起落/机动性技术验证机)的飞行试验结果表明,采用推力矢量技术可显著改善飞机的常规机动和起降性能。
随后进行的由美国与德国合作研究的X-31增强机动性能验证机的飞行验证表明,推力矢量的最大技术潜力是能显著改善飞机的过失速机动能力,从而极大地提高飞机的作战效能和生存能力。
此时,推力矢量的应用还仅限于亚音速。
进入90年代中期,X-31飞机的首次“无垂尾”飞行试验表明,存在推力矢量取代气动舵面的可能性,由此可将推力矢量的应用从亚音速区域推向了全飞行包线。
推力矢量的巨大效益引起了世界各国的注意,自80年代后期,不仅世界航空发达国家,就连印度、以色列、日本、韩国、瑞典等国,甚至台湾地区也都竞相研究推力矢量技术,并作为重要技术优先发展。
先进的未来战斗机无一例外的均采用推力矢量技术。
推力矢量技术是一项高新技术,涉及飞机、发动机、控制、空气动力学、飞行力学等多学科、多专业,是一项复杂的系统工程,具有高效益,但需要高投入。
我国是一个航空不发达国家,同时又是发展中国家,为缩短与世界航空先进水平的的差距,必须选择合适的突破口,将推力矢量技术作为重要技术优先发展,突破关键技术并形成战斗力的决策是正确的。
2 推力矢量技术简介(1) 推力矢量技术是指发动机的动力装置不仅为飞机提供向前飞行的推力,而且还通过喷管的转向,使推力方向偏转,产生附加力矩,用于补充或取代飞机的气动舵面对飞机进行控制。
什么是推力矢量技术?
“心神”验证机的折流板矢量推进技术
推力矢量技术又称推力转向或推力矢量控制,是指发动机推力通过喷管或尾喷流的偏转,以便让其推力的一部分变成操纵力,代替或部分代替操纵面的作用,从而增强飞机的操纵功能,并对飞机的飞行进行实时控制的技术。
一般的飞机,也就是不采用推力矢量技术的飞机,其发动机喷流方向是与飞机轴线相重合的,产生的推力也只是沿轴线向前,方向并不能改变,因而发动机产生的推力只用于克服飞机所受到的阻力,提供飞机加速的动力。
而采用推力矢量技术的飞机,其发动机产生的推力方向是可以改变的,除为飞行器提供前进的推力外,还可以通过改变推力的方向和大小,来获得一定的控制力矩,从而使飞行器做出预期的俯仰、偏航、滚转和减速运动。
大量的飞行试验证明,利用推力矢量技术对飞行器的控制效率要远远高于依靠外部气动来进行操纵的飞机舵面。
俄罗斯的117S轴对称矢量发动机
推力矢量技术对战斗机在过失速机动性、常规机动性、敏捷性、隐身性能和短距起降性能等方面有着显著的影响,使用后能有效提高飞机灵活性和作战能力。
推力矢量技术主要有折流板技术、二元矢量喷管、轴对称矢量喷管和流场推力矢量喷管等实现手段,日本的“心神”技术验证机就使用的是折流板技术,二元矢量喷管则在美国F-22战斗机上得到成熟应用,俄罗斯主要发展的是轴对称矢量喷管,苏-30MKI和苏-35战斗机都使用了该项技术。
我国发展的也是轴对称矢量喷管技术,目前已经装在歼-10战斗机上进行试验。
美国F-22的二元矢量推力装置。
avio 推力向量控制【实用版】目录1.AVIO 推力向量控制的定义2.AVIO 推力向量控制的工作原理3.AVIO 推力向量控制的应用领域4.AVIO 推力向量控制的优势与局限性正文AVIO 推力向量控制是一种先进的航空技术,可以实现对飞机发动机推力的精确控制,从而改变飞机的推力方向。
这种技术广泛应用于战斗机和直升机等飞行器中,使它们能够在空中完成一系列高难度的机动动作。
AVIO 推力向量控制技术的工作原理是,通过改变发动机喷口的形状和方向,来调整发动机推力的方向。
在飞行过程中,飞行员可以通过操作控制杆,来改变喷口的形状和方向,从而实现对飞机推力的精确控制。
这种技术需要精密的机械设计和高效的控制系统的支持,才能实现精确的控制效果。
AVIO 推力向量控制技术的应用领域非常广泛,主要用于战斗机和直升机等高性能飞行器中。
这种技术可以使飞行器在空中完成一系列高难度的机动动作,例如瞬间爬升、快速转弯和快速下降等。
这些机动动作可以提高飞行器的生存能力和作战效能,使其在战场上更具优势。
然而,AVIO 推力向量控制技术也存在一些优势和局限性。
首先,这种技术需要精密的机械设计和高效的控制系统的支持,才能实现精确的控制效果。
其次,这种技术的应用需要飞行员经过严格的训练,才能熟练掌握。
最后,AVIO 推力向量控制技术的使用会增加飞行器的重量和成本,因此,这种技术只适用于高性能飞行器。
总的来说,AVIO 推力向量控制是一种先进的航空技术,可以实现对飞机发动机推力的精确控制,从而改变飞机的推力方向。
这种技术广泛应用于战斗机和直升机等飞行器中,使它们能够在空中完成一系列高难度的机动动作。
1 飞机推力矢量技术是通过改变发动机排气方向为飞机提供更强的转向力矩的技术。
飞机推力矢量技术的应用能赋予战斗机超机动性、短距起降和低的可探测性,极大地提高战斗机的作战有效性和生存能力。
美国、俄罗斯等发达国家都将其作为重要技术优先发展。
在飞机推力矢量技术的研究中,改变发动机排气方向,即推力矢量喷管的研究是关键且具决定意义的一环,必须首先研究发展。
轴对称矢量喷管(AVEN)是在常规机械式收扩喷管上发展出来的一种推力矢量喷管,通过喷管扩散段的偏转改变发动机排气方向。
就整个飞机推力矢量技术来讲,AVEN具有简单、轻质、低风险的特点,对飞机、发动机主机的改装要求小,是实施推力矢量技术的最佳喷管方案。
AVEN技术研究的目标是完成目标平台涡扇型的AVEN试验件的研制,并实现热态试车2 研究目标及途径AVEN要在保持轴对称收扩喷管面积和面积比调节功能的基础上实施扩散段的偏转,与其他机械装置的重要区别在于AVEN 是一种复杂的空间多自由度运动机械,人们最为关心的是如何使这样的机械装置运动起来,如何实现偏转,如何保证偏转后众多的、相互交叠的构件协调运动而不卡滞,如何确定正确的运动规律。
所以,研究思路是从攻克运动机理人手,从计算机仿真到模型,当模型成功之后,立即决定在成件上改装成I:1的原理样机,从而攻克了推力矢量喷管研究中的技术关键——运动机理。
由于AVEN研究的技术难度大,国内技术储备不足,没有类似机械装置可供参考,要想一次摸清其需要解决的关键技术是不可能的。
针对这种情况,通过自力更生、循序渐进的研究途径,从计算机仿真到模型、从模型到实物、从冷态到热态,分阶段分解关键技术,逐个采取技术措施,并根据需要采用计算机仿真或试验件试验等方法进行验证,同时,研究分解下一阶段的关键技术,如此循环发展,逐步攻克了AVEN各阶段关键技术,最终完成了目标平台涡扇型AVEN试验件的研制和热态试车。
AⅥ试验件研制是一个涉及气动、机构、结构、强度、控制、材料和工艺等多方面技术的研究课题,每一方面都有大量创新性的研究内容,采用并行工程技术协调多个项目,整个研制质量上都获得了极大的收益。
矢量发动机工作原理
矢量发动机是一种将喷气推力按照不同方向进行控制的航空发动机。
它通过调整喷气口的方向和角度,使得排出的喷气不仅具有向后的推力,还具有向上、向下、向左或向右的推力,从而实现飞行器的姿态控制和机动性能改善。
矢量发动机的工作原理主要由喷气口的设计和控制系统组成。
喷气口通过可调节的喷管、排气嘴等部件,实现对喷气流的方向和角度进行调整。
当需要改变飞行器的姿态时,控制系统会通过信号指令调整喷气口的方向,使得喷气流产生一个向上、向下、向左或向右的分量,从而产生相应方向的推力。
具体来说,在矢量发动机的工作过程中,先进排气风扇(或喷
气口)会收集周围空气,经过喷管加热和压缩后,形成高速喷
气流。
当控制系统接收到姿态调整指令时,会通过控制机构调整喷气口的方向和角度。
当喷气口调整为向上倾斜时,喷气流的上分量增加,产生向上的推力;当喷气口调整为向下倾斜时,喷气流的下分量增加,产生向下的推力。
同理,当喷气口向左或向右倾斜时,也可以实现向左或向右的推力。
矢量发动机的工作原理可以通过这种方式实现多种姿态调整,如俯仰、滚转和偏航。
它可以使飞行器在垂直起降、悬停、短距离起降和垂直着陆等任务中具有更好的机动性能。
此外,矢量发动机还可以提高飞行器的机动稳定性,并增加其应对敌方威胁的能力。
总之,矢量发动机通过调整喷气口的方向和角度,实现喷气流
的不同方向推力,从而改变飞行器的姿态和机动能力。
它在航空领域中具有重要的应用价值,为飞行器的操控和作战能力提供了有力的支持。
矢量推力技术
矢量推力技术是指通过改变发动机喷口推力方向的技术,以改变航天器姿态和飞行轨迹。
矢量推力技术可以利用喷管结构或喷嘴设计实现。
在矢量推力技术中,喷口可以在俯仰和偏航方向上调整喷口的方向,从而改变发动机产生的推力方向。
矢量推力技术的一个主要应用是在航天器姿态控制中。
通过调整发动机喷口的方向,可以产生一个偏离航天器质心的推力,从而产生一个力矩,使得航天器改变姿态。
这种技术可以用于实现姿态稳定、姿态调整和姿态控制等任务,以确保航天器在飞行过程中保持所需的姿态。
另外,矢量推力技术还可以应用于飞行轨迹控制。
通过改变喷口的推力方向,可以改变航天器的飞行轨迹。
这种技术可以用于进行轨道转移、轨道校正和空间机动等任务,从而实现航天器在太空中的精确飞行和准确定位。
矢量推力技术在航天器设计中具有重要的意义。
通过利用这种技术,可以提高航天器的飞行灵活性和机动性,提高任务执行的效率和准确性。
同时,矢量推力技术还可以减少对其他辅助设备的依赖,简化航天器的设计和结构,降低航天器的重量和成本。
总的来说,矢量推力技术是一项重要的航天技术,它对于提高航天器的性能和可靠性具有重要的作用,有助于实现航天任务的成功执行和科学研究的顺利进行。
文、图 / 程峰要推力足够大,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战斗机的发动机有时也会采用这种能调节喷管方向的技术,称为“推它的发动机喷管非常特殊,由上下两片收敛片组成,通过控制两片收敛片,年的珠海战斗机进行了飞行表演,凭借独特的推力-10B使用的国产发动机所采用的推力矢量技术是我国特有的一种现代喷气式发动机尾部的喷管由一圈收敛片组成,通过控制收敛片的扩张与收缩,可以改变发动机喷管的直径,从◎◎F-22的发动机喷管◎◎歼-10B的发动机喷管和带转向功能的收敛片20知道了推力矢量技术能帮助飞机进行机动飞行,那么这一期我们用纸飞机来进行一次类似准备一张A5的白纸,也可以将后面的图纸打印或者复印出21沿虚线向右折。
沿虚线将像“>”部分向左折,压住刚刚折的两个角。
沿虚线向下折。
折过来的边还是和底边齐平,另一侧对称折。
沿收敛片根部向里折。
沿虚线将一个角往中间折。
黄色部分是飞机的天线,插入前面用美工刀划开的口子。
折过来的边和底边齐平,另一侧对称折。
折好后再压一下。
正反各折一次。
折过来的角对准中心线。
另一侧对称折。
将纸翻过来,对折。
沿虚线向下折。
再次打开,沿红色双实线修剪发动机喷管收敛片。
折好后复位。
22向上调整上收敛片,保持向上飞行。
的敛片微微往上调,再次将部朝上的姿态飞了出去。
方向的调整看来还是比较容易的。
时的纸飞机大不相同。
常规机翼的纸飞机,机翼两端的副翼可以给向左调整侧收敛片,向左飞行。
将上收敛片调整为一上一下,进行旋转飞行。
调整侧收敛片,平稳巡航。
23X-17 纸飞机立体结构图机炮进气口驾驶舱天线收敛片航行灯发动机喷管本纸飞机图纸经作者授权供《百科探秘》杂志使用,未经作者授权严禁用于其他商业用途。
扫一扫获取高清图纸和手工视频X -17纸飞机图纸24。
矢量推力喷管技术的发展研究摘要:本文简要介绍了矢量推力喷管技术的基本知识,介绍了国内外矢量推力喷管发展情况,分析了未来的发展趋势,说明了矢量推力喷管技术研究的重要性。
关键词:矢量推力喷管二元喷管发展1绪论飞机推力矢量控制技术赋予了战斗机前所未有的机动性和敏捷性,大大提高了作战效能和生存能力,而推力矢量喷管是实现推力矢量控制的核心部件,推力矢量喷管的优劣已成为衡量发动机技术水平的重要标志。
2 矢量推力技术简介2.1 矢量喷管定义及分类矢量喷管又称推力转向喷管,是一种可以改变排气方向的喷管,它除了能产生飞机前进的推力外,还能产生用于飞行控制的俯仰、偏航和横滚力矩的推力矢量,其有效矢量角一般不大于20°。
矢量喷管按功能可分为单轴矢量喷管和多轴矢量喷管。
单轴矢量喷管只能提供俯仰推力矢量,多轴矢量喷管可提供俯仰、偏航、横滚及反推力等两种以上的推力矢量;按横截面形状可分为轴对称矢量喷管和非轴对称矢量喷管;按气流偏转部位可费为内流偏转形式和外流偏转形式;还有一种从90年代开始研究的射流控制矢量喷管。
目前已进入工程研究阶段或投入使用的矢量喷管主要有四种技术方案,即二元收-扩矢量喷管、轴对称矢量喷管、球面收敛段矢量喷管和燃气舵。
2.1 矢量喷管应用优势矢量喷管的优势具体表现在:提高飞机的机动性和敏捷性,甚至过失速状态的机动能力,可迅速改变机头方向,对敌机进行射击,可作高速转弯,在空战中占据有利位置; 缩短起飞和着陆滑跑距离;减少飞机的气动舵面,减小尾翼,甚至成为无尾飞机,从而减少阻力,减轻重量;减少红外辐射,增加隐身能力;增加了短距起落能力;提高了生存能力和战斗能力。
3 矢量推力技术的发展3.1 美国推力矢量喷管的发展3. 1.1 P&W公司轴对称推力矢量喷管的发展P&W公司的轴对称矢量喷管为俯仰/偏航平衡梁喷管(P/Y BBN),是从F100发动机的喷管改进而来的。
它保持了平衡梁的优点,因而是一个能提供最佳外形和性能的重量轻的收敛扩散喷管。
AL-41F动力来源为留里卡土星公司的AL-41F发动机,该发动机研发多年,因涡轮前温度相当高,比AL-31多出约摄氏250度,而一直存在瓶颈,近年技术上有所突破,1997年27具此型发动机进行了地面试验,后来还先后在Tu-16、MiG-25的一侧进行飞行试验,2000年1月装在MiG-1.44上试飞。
最大净推力略大于12000kg,最大后然推力20000kg(196knt),推重比11.1,不论推力或推重比均高于较早来的F-22使用的F-119,这将是同代战机动力最大的发动机,一如AL-31系列的地位。
但S-37一开始使用的是MiG-31所用的D-30-F6,最大后燃推力150knt,最大静推力94knt,是当时俄国推力最大的动机,也是体积嘴大的战机用发动机。
目前看到的S-37飞行性能,如1.2马赫巡航、略大于2马赫极速应该是用D-30-F6的数据。
AL-41F将有轴对称向量喷嘴及扁平向量喷嘴供选择。
具备三维转向能力,其喷嘴可上下偏转15度,左右偏转8度。
关于会不会影响向量喷嘴的问题,我们可以自己来观察一下,她的尾杆作成一长一短,如果将来她的向量喷嘴是像AL-31FP的模式的话,那么应该会装在我们现在看到的喷嘴外侧,这样一来,短的尾刺影响就较小了。
AL-37FU,制式化型号即AL-31FP。
4级低压9级高压压气机,涡轮进口温度1938K,最大军用推力83.4knt(8500kg),最大后燃推力143.2knt(14500kg),推重比8.7,重量约1666kg。
AL-31FP还附加向量推力喷嘴,能上下偏转15度,偏转速率为每秒30度。
其喷嘴之外型与基本型没有太大的区别,都是圆筒状的敛散喷嘴。
AL-31FP之向量推力控制与飞控系统整合在一起,飞控系统可以根据飞行条件自动控制喷嘴方向。
除了自动控制,飞行员也可以用手动控制之,在飞行员左手边有个按键控制版,可以用按键的方式控制向量推力,这种控制方式在美国F-22上也有用到。
飞机发动机的矢量工作原理飞机发动机的矢量工作原理是指通过改变发动机喷口的喷气方向和喷速,从而实现飞机在空中的姿态控制和操纵。
一般来说,常见的发动机矢量控制方式有偏向轴矢量和俯仰轴矢量控制两种。
偏向轴矢量控制是通过改变发动机的喷气方向来实现。
在这种控制方式下,飞行员通过改变发动机内的喷气向量,可以调节喷气方向的角度,从而改变飞机的侧向姿态。
这种方法通常使用涡扇发动机进行实现。
涡扇发动机的喷口周围有一个喷气叶片环,通过旋转该环来改变喷气方向。
当飞机需要向左或向右偏航时,飞行员可以将喷气叶片环向相应的方向旋转,从而使喷气方向有一个横向的分量力来改变飞机的姿态。
通过不断调整喷气叶片环的角度,飞行员可以实现飞机的侧向控制。
俯仰轴矢量控制是通过改变发动机的喷气速度来实现。
在这种控制方式下,飞行员通过调节发动机喷气的流量和速度,可以改变飞机的俯仰姿态。
这种控制方式主要使用喷气式发动机进行实现。
喷气式发动机的喷气速度是由喷气口的直径大小和推力来决定的。
当飞机需要改变俯仰角度时,飞行员可以调节发动机的喷气速度,从而产生一个上升或下降的力,来改变飞机的俯仰姿态。
通过不断调整喷气速度的大小,飞行员可以实现飞机的俯仰控制。
发动机矢量控制的实现需要通过飞控系统和发动机的紧密配合来完成。
飞控系统会根据飞行员的指令,计算并控制发动机的喷气方向和速度,以实现飞机的姿态控制。
发动机则需要具备相应的结构和控制机构来实现喷气方向和速度的调节。
除了涡扇发动机和喷气式发动机外,还有一种推力矢量发动机也可以实现发动机矢量控制。
推力矢量发动机是指喷气口周围配有可调节喷气喷口的发动机,通过调节喷气喷口的角度和大小,实现发动机喷气方向和速度的调节,从而实现飞机的姿态控制。
总之,飞机发动机的矢量工作原理是通过改变发动机喷口的喷气方向和喷速,从而实现飞机在空中的姿态控制和操纵。
这种控制方式可以在一定程度上增加飞机的机动性能和灵活性,提高飞机的操控能力。
机推力矢量技术研究进展飞机推力矢量技术的研究始于20世纪60年代,经过几十年的发展,已经达到实用化的阶段。
美国的F-22、俄罗斯的SU-30MKI、SU-37和欧洲的EF2000都己应用了推力矢量技术。
推力矢量技术虽然已经在现役飞机F-22、SU-30MKI上被应用,但是各航空工业发达国家仍在加强对该技术的研究,近些年来又提出了一些新的实现推力矢量的模式和概念。
随着新一代高性能飞机发动机的研制,推力矢量技术将成为未来战斗机的基本要求和标准技术之一。
实现推力矢量的原理比较简单,它是在常规喷气推进系统基础上,借助于机械或合理的空气动力结构布局来改变尾喷气流方向,使之产生附加力矩,进而操纵和控制飞机。
当排气流折转角为Φ时,便产生一个与飞机轴线垂直的力,其大小与sinΦ成正比,同时推力损失则与1-cosΦ成正比。
计算和试验结果均表明,在折转角适当的情况下,推力矢量能有效地提高飞机的机动能力。
一般来说,当折转角在0°-20°范围时是比较合适的。
推力矢量技术较常规喷气推进技术有不可比拟的优点:①提高战斗机的机动性和敏捷性,过失速状态下的机动能力,可迅速改变机头方向,对敌机进行射击,可作高速转弯,在空战中占据有利位置;②缩短起飞和着陆滑跑距离;③可以用发动机推力矢量代替尾翼进行气动配平,从而减小飞机配平阻力,减少尾翼尺寸,甚至将尾翼完全去掉,成为无尾飞机,从而减轻飞机的阻力和重量;④减少飞机的雷达反射面,提高隐身能力和生存能力。
2 推力矢量喷管的发展概况.由于推力矢量技术是一个复杂的系统工程,它涉及到气动、传热、结构、材料、控制等多方面学科,整体和各部件之间的协调特点以及结构性能很大程度上又与基础研究和技术水平有关,因而推力矢量装置的种类较多,结构和功用也异。
综合来看,可以分为以下几类。
2.1 折流板70年代中期,德国MBB公司的飞机设计师沃尔夫岗²赫尔伯斯提出利用控制发动机尾喷流的方向来提高飞机的机动能力。
航空矢量发动机试车台推力校准技术综述王辰辰;李新良;李程;曾吾;王洪博;俞锦【摘要】This paper briefly introduces the necessity of test cell thrust calibration technology of aero vector engine and the existing calibra-tion methods of turbofan engine axial test cell thrust measuring system. Referring to structural characteristics of vector thrust test cell, its present situation is analyzed and the field calibration procedures of vector thrust test cell is given. Finally, the future research of test cell thrust calibration technology of aero vector engine is discussed.%简述了航空矢量发动机试车台推力校准的必要性,介绍了现有涡扇发动机轴向试车台推力测量系统的校准方法,结合矢量推力试车台的结构特点,对矢量推力试车台校准现状、校准步骤进行了分析说明,给出了矢量推力试车台现场校准程序,最后对航空矢量发动机试车台推力校准技术研究进行了展望。
【期刊名称】《计测技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P10-14)【关键词】矢量推力;试车台;现场校准;平行加载;中心加载【作者】王辰辰;李新良;李程;曾吾;王洪博;俞锦【作者单位】中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TB931;V263.47Key words:vector thrust;test cell;field calibration;parallel loading;axial loading第四代战斗机要求飞机能够完成一系列过失速情况下的大机动格斗动作,如“眼镜蛇”、“倒挂金钩”等,这就需要飞机在大仰角下具有超强的机动能力,矢量推力发动机能够帮助飞机完成这些动作。
航空矢量发动机试车台推力校准技术综述航空矢量发动机试车台推力校准技术综述随着航空发动机技术的不断发展,航空发动机供应商也在不断加强其试车台上发动机性能测试的技术。
矢量发动机试车台推力校准技术是航空发动机试车台推力校准技术的一种,它的用途是根据发动机的推力特性来校准试车台上发动机的性能。
矢量发动机试车台推力校准技术是基于矢量发动机的推力特性而开发的。
矢量发动机推力特性指的是矢量发动机在不同工况下的推力表现,包括以下方面:1.最大推力:表示矢量发动机在最大推力工况下的最大推力值;2.推力特性曲线:表示矢量发动机在不同工况下的推力特性;3.最小推力:表示矢量发动机在最小推力工况下的最小推力值。
矢量发动机试车台推力校准技术的主要步骤如下:1.分析矢量发动机推力特性,根据矢量发动机推力特性确定试车台上发动机的推力校准参数;2.在试车台上对发动机进行推力校准,对发动机的推力特性进行测试;3.根据测试结果对发动机进行推力校准,使发动机的推力特性满足矢量发动机推力特性的要求。
矢量发动机试车台推力校准技术有助于提高发动机在空中的性能,保证发动机正常运行,减少发动机在机身上的噪声,提升飞机的燃油经济性。
此外,矢量发动机试车台推力校准技术还可以检测发动机的可靠性,确保发动机的可靠性。
因此,矢量发动机试车台推力校准技术是航空发动机试车台推力校准技术的重要组成部分,它可以提高发动机的性能,保证发动机正常运行,减少发动机在机身上的噪声,提升飞机的燃油经济性,并且还可以检测发动机的可靠性,确保发动机的可靠性。
随着航空发动机技术的不断发展,航空发动机试车台推力校准技术也将得到进一步完善,矢量发动机试车台推力校准技术也将得到进一步的发展和应用。
未来,矢量发动机试车台推力校准技术将继续发挥重要作用,为航空发动机试车台推力校准技术的发展做出积极贡献。
推力矢量控制技术,亦称推力转向技术,它通过控制发动机尾喷流方向来控制飞机机动飞行,即它可补充或取代常规飞行控制面产生的气动力来对飞机进行飞行控制。
普通航空发动机提供的推力方向是固定的,和飞机的纵向中心重合或呈一固定夹角,而矢量推力发动机(主要是喷气式)可将推力方向做垂直或水平调整,这样做好处很多,如可使飞机起降滑跑距离更短,可使飞机机动性更突出,在失速状态可给飞机一个有效的控制能力,调整推力方向可使飞机在阻力最小的迎角下巡航以增大航程。
矢量进气技术在航空发动机中的应用研究航空发动机是飞行器的关键组件之一,直接影响着飞行器的性能和安全性。
近年来,矢量进气技术因其卓越的机动性能和燃烧效率,成为航空发动机领域的研究热点。
本文将对矢量进气技术在航空发动机中的应用研究进行探讨。
一、矢量进气技术的基本原理矢量进气技术是指通过对空气流动进行调控,实现航空发动机进气方向和速度的灵活调整。
其基本原理是通过喷气推力向量的改变,实现飞机的机动控制。
通过调整喷气推力的方向,可以使飞机在空中完成更为灵活的动作,提高悬停能力和机动性能。
二、大量实验验证矢量进气技术的优势矢量进气技术在航空领域得到了广泛的应用和研究,大量的实验验证了其在提高飞机操控性能方面的优势。
例如,矢量进气技术可以使飞机在低速状态下保持较高的机动性能,提高起飞和降落的安全性;同时,在高速飞行状态下,能够通过调整喷气推力的方向,减小空气阻力,提高飞机的速度和燃烧效率。
三、矢量进气技术对航空发动机的影响矢量进气技术对航空发动机的应用研究主要包括喷气推力矢量控制、喷油控制和燃烧控制等方面。
一方面,通过调整喷气推力的方向,可以改善飞机在不同飞行状态下的稳定性和机动性能;另一方面,通过优化喷油控制和燃烧控制,可以提高航空发动机的燃烧效率和排放性能。
四、矢量进气技术的应用前景和挑战矢量进气技术在航空发动机领域的应用前景十分广阔,然而也面临着一些挑战。
首先,矢量进气技术需要较为复杂的控制系统和传感器,增加了研发和生产成本;其次,矢量进气技术的实施需要与飞机整体设计相匹配,与传统的进气系统和机翼等其他部件进行协调。
因此,在实际应用中,需要考虑到飞机整体性能和矢量进气技术之间的平衡。
综上所述,矢量进气技术在航空发动机中的应用研究对于提高飞机的机动性能和燃烧效率具有重要意义。
未来,随着对矢量进气技术的深入研究和技术的不断进步,相信这一技术将在航空领域得到更为广泛的应用,为航空发动机的发展带来新的机遇和挑战。
航空发动机推力矢量技术揭秘一.概述推力矢量技术是指发动机推力通过喷管或尾喷流的偏转产生的推力分量来替代原飞机的操纵面或增强飞机的操纵功能,对飞机的飞行进行实时控制的技术。
对它的应用,还得依靠计算机、电子技术、自动控制技术、发动机制造技术、材料和工艺等技术的一体化发展。
利用推力矢量技术到新设计和改型的下一世纪军用飞机上,的确是一个有效的技术突破口,它对战斗机的隐身、减阻,减重都十分有效。
推力矢量技术能让发动机推力的一部分变成操纵力,代替或部分代替操纵面,从而大大减少了雷达反射面积;不管迎角多大和飞行速度多低,飞机都可利用这部分操纵力进行操纵,这就增加了飞机的可操纵性。
由于直接产生操纵力,并且量值和方向易变,也就增加了飞机的敏捷性,因而可适当地减小或去掉垂尾,也能替代其他一些操纵面。
这对降低飞机的可探测性是有利的,也能使飞机的阻力减小,结构重减轻。
因此,使用推力矢量技术是解决设计矛盾的最佳选择。
许多年来,美、俄等国作了大量的飞行试验,证明了利用推力矢量技术的确能达到预定的目的。
1991年4月海湾战争结束后,五角大楼拿出500亿美元,研制不同于F-117的新型隐身飞机,使用了推力矢量技术,于是就有了基本满足上述多种要求的F-22战斗机。
俄罗斯开展隐身和推力矢量技术的应用研究包括,米格1.44利用发动机向不同方向发出的气流的反作用力可以迅速改变方向。
《简氏防务周刊》在1992年就说俄罗斯人已经超越了F-117,直接研制出了现代的超声速攻击机,成了F-22的竞争对手。
二.技术分类及对飞机总体性能的影响2.1折流板70年代中期,德国MBB公司的飞机设计师沃尔夫岗·赫尔伯斯提出利用控制发动机尾喷流的方向来提高飞机的机动能力。
1985年美国国防预研局和MBB公司联合进行了可行性研究,1990年3月,美国Rockwell公司、Boeing公司和德国MBB公司共同研制的在发动机尾喷口装有可改变推力方向的3块碳纤维复合材料舵面的试验验证飞机X-31出厂,并进行了试飞,其舵面可相对发动机轴线偏转±10°,在迎角为70°时仍能操作自如,并具有过失速机动能力[1,2]。
从1993年11月-1994年年底,在X-31与F-18之间进行了一系列的模拟空战,在X-31飞机不使用推力矢量技术与F/A-18飞机同向并行开始空中格斗的情况下,16次交战中F-18赢了12次;而在X-31使用推力矢量技术时66次交战X-31赢了64次[3]。
此外,美国在F-14和F-18上分别安装折流板进行了试验。
一般来说,折流板方案是在飞机的机尾罩外侧加装3或4块可作向内、向外径向转动的尾板,靠尾板的转向来改变飞机尾气流的方向,实现推力矢量。
这种方案的特点是发动机无需做任何改装,适于在现役飞机上进行试验。
其优点是结构简单,成本较低,作为试验研究有一定价值。
但有较大的死重和外廓尺寸,推力矢量工作时效率低,对飞机隐身和超音速巡航不利,所以它仅是发展推力矢量技术的一种试验验证方案。
2.2 二元矢量喷管二元矢量喷管是飞机的尾喷管能在俯仰和偏航方向偏转,使飞机能在俯仰和偏航方向上产生垂直于飞机轴线附加力矩,因而使飞机具有推力矢量控制能力。
二元矢量喷管通常是矩形的,或者是四块可以配套转动的调节板。
二元矢量喷管的种类有:二元收敛-扩散喷管(2DCDN)、纯膨胀斜坡喷管(SERN)、二元楔体式喷管(2DWN)、滑动喉道式喷管(STVN)和球面收敛调节片喷管(SCFN)等。
通过研究证实,二元矢量喷管易于实现推力矢量化。
在80年代末,美国两架预研战斗机YF-22/F119和YF-23/F120均采用了这种矢量喷管。
二元矢量喷管的缺点是结构比较笨重,内流特性较差。
二元推力矢量发动机的典型:美国惠普F119发动机,这也是F22使用的发动机F119的喷口是矩形的,简单点说,是由4个平板围成的,像一个方盒子但是,左右两个平面是固定的上下两个平面却是活动的,像门一样分别围绕着一个铰链上下活动,范围是±20°因此,上下两个活动板配合,上下活动,就可以完成对发动机喷口气流的导向但是,由于只能上下活动,气流也只能俯仰控制所以被称为二元喷口,也就是二维喷口2.3 轴对称矢量喷管推力矢量技术的研究最初集中在二元矢量喷管,但随着研究的深入发现二元喷管优点虽多但缺点也很明显,尤其是移植到现役飞机上相当困难。
因此又发展了轴对称推力矢量喷管。
GE公司在20世纪80年代中期开始轴对称推力矢量喷管的研制,其研制的喷管由3个A9/转向调节作动筒、4个A8/喉道面积调节作动筒、3个调节环支承机构、喷管控制阀以及一组耐热密封片等构成。
轴对称矢量发动机的典型俄罗斯AЛ-31Ф(AL-31F),用于SU-27改进型,SU-35,还有暴风雪(БУРАН)航天飞机等AL-31F的喷口,截面还是圆的是收敛-扩张式喷口,各有16个调节片和封严片。
收敛喷口靠16个液压作动筒操纵,扩张喷口则靠16个周向气压作动筒形成的环形“束带”固紧,随着喷口落压比的变化,靠气动力作动改变喷口的出口截面面积。
整个喷口可以在液压系统的作用下摆动,俯仰、左右都可以所以被称为轴对称,相对于发动机中轴2.4 流场推力矢量喷管流场推力矢量喷管完全不同于前面几种机械作动式推力矢量喷管,其主要特点在于通过在喷管扩散段引入侧向次气流(Secondary Fluid)去影响主气流的状态,以达到改变和控制主气流的面积和方向,进而获取推力矢量的目的。
它的最主要优点是省却了大量的实施推力矢量用的机械运动件,简化了结构,减轻了飞机重量,降低了维护成本。
实现流场推力矢量控制有多种途径,目前研究的有以下方式:1)喷流推力矢量控制。
以气流经喷管扩散段的一个或多个喷射孔射入,强迫主气流附靠到喷射孔对侧的壁面上流动,从而产生侧向力;2)反流推力矢量控制。
在喷管出口截面的外部加一个外套,形成反向流动的反流腔道,在需要主流偏转时,启动抽吸系统形成负压,使主气流偏转产生侧向力;3)机械/流体组合式推力矢量控制。
在距喉道一段距离处,装有一个或多个长度相当于喉道直径15%-35%的可转动的小型气动调节片,由伺服机构控制转动,并可在非矢量状态时缩进管壁,通过调节片的扰流使气流偏转,产生侧向力这几种推力矢量装置中,折流板方案只在X-31、F-14、F-18等飞机上做了试验验证,说明推力矢量控制飞机是有效用的,没有被后来发展的推力矢量技术方案所采用。
二元矢量喷管研究最早,技术也最为成熟,已经为F-22等飞机所采用。
轴对称推力矢量喷管的研究稍晚于二元矢量喷管,但发展较快,己被SU-35、SU-37所采用。
比较而言,轴对称矢量喷管比二元矢量喷管功能更为优越,技术难度更大,所以现在各国的研究发展重点已经转移到了轴对称矢量喷管上。
流场推力矢量喷管则因为研究较晚,仍在研究探索阶段,离实用尚有一段距离,但将是最有前途推力矢量喷管。
三.应用推力矢量技术后的一些战术效果战斗机应用了推力矢量技术后,战术效果有很大的提高,根据美国、俄罗斯的应用经验及飞行验证,的确如此。
战斗机战术效果的提高可从几方面来说明:1) 起飞着陆机动性、安全性加大。
由于在起飞着陆过程中,都能使用推力转向来增加升力,从而使滑跑距离大大缩短,若用推力反向,那么效果更为明显,因此对机场要求降低,使飞机的使用更为机动。
对气候的要求也可放松,不怕不对称结冰、突风、小风暴对飞机的扰动,也减轻了起落架毁坏带来的影响,战斗力相对提高。
2) 加强了突防能力、灵活性、生存率和攻击的突然性,这是因为减少了雷达反射面积和增加了机动性。
这种突然性很为宝贵,美国空军航空系统分部司令约翰M.洛赫将军说过,在过去被击落的飞行员中有80%未见到是谁向他们开火的。
生存率的提高增加了飞行员的信心,还可相应减少战斗机的配备,美国空军计划将空军战斗机缩减35%。
3) 航程有所加大,则增加了攻击或防卫的范围。
使用了推力矢量技术后由于舵面积的减少可使阻力减小,燃油消耗减小,相应航程加大,另外,尾部重量的减少可导至飞机总重的较大减小,相应可增加燃油,又可加大航程。
4) 近距格斗战斗力提高,开辟了全新的空中格斗战术。
主要是可控迎角扩大很多,大大超过了失速迎角,机头指向能力加强,提高了武器的使用机会。
而且操纵力的增加使敏捷性增加。
大的俯仰速率能够使飞机快速控制大迎角,使机头能精确停在能截获目标的位置,同时尽可能按照所希望停留时间,维持和实时调整这个迎角以便机头指向目标、锁定和开火,随后快速推杆,使飞机回复到较小的迎角(还原和复位)。
常规飞机通常限制在远低于失速迎角的条件下飞行,5) 提高了空对地的攻击性能,命中率有所提高,投弹后规避动作也更敏捷。
所涉及的关键技术应用推力矢量技术所涉及的技术是很多的,主要有尾喷流转向装置,尾喷流转向控制及其与发动机、飞机飞行控制系统的配合,尾喷流转向对飞机总体性能影响的预测及飞行演示等。
发动机尾喷流转向装置要求结构牢固、紧凑、耐用、密封性好、重量轻、转向效益高、转向快、阻力小。
尾喷流转向控制范围一般在20°内,但要求快速准确,而且要与发动机的控制系统和飞机飞行控制系统协调,因此不仅控制硬件众多,控制软件也非常复杂。
国外也认为这是应用推力矢量技术的关键技术。
控制律的研究与水平的提高还取决于所使用的气动力数据和发动机动力模型等的准确度。
90年代以来,洛克希德?马丁公司、莱特实验室、通用电器公司、空军飞行试验中心联合,已完成了VIS TA/F-16飞机多轴推力矢量(MATV)控制律的设计和评价。
控制律在使飞行员能在飞机完全可控状态下进行机动方面起了关键作用。
MATV控制系统包括几种运行模式/状态。
设计MATV控制率的关键问题包括最优纵、横向指令结构的设计、精确可靠的迎角和侧滑角计算器的研制和控制系统对空气动力不确定度的稳定性的验证。
另外,数字式增稳控制型飞行试验控制律更新的设计和试验对于改进MATV大迎角横向飞行品质是有帮助的。
国外已开展使用推力转向和/或有众多操纵面的无尾飞机或半无尾飞机的控制研究和风洞试验。
关于使用推力转向后对飞机总体性能影响的预测和飞行演示在前两项关键技术完成的基础上主要是涉及经费问题。
预测工作主要在大风洞进行,试验变量为迎角、侧滑角,风速(M 数)及落压比,同时需要流场显示,以利试验结果分析,试验时特别要注意测量与非测量部分交接处的密封,但又不得传力。
飞行演示是个综合性技术验证,使用推力转向的飞机由于控制系统复杂,更是不可少,但飞行演示前,也可先用模拟器进行演示,或利用"虚拟飞行试验系统"进行评估。
我们知道,作用在飞机上的推力是一个有大小、有方向的量,这种量被称为矢量。
然而,一般的飞机上,推力都顺飞机轴线朝前,方向并不能改变,所以我们为了强调这一技术中推力方向可变的特点,就将它称为推力矢量技术。