基于三环驱动的轴对称矢量喷管运动学与力学分析

基于三环驱动的轴对称矢量喷管,其喉道面积影响飞机发动机性能,所以准确调节其面积显得尤为重要。因此,为达到更好的膨胀比和准确调整其喉道面积,就此轴对称矢量喷管进行运动学分析,建立运动学模型,将分析计算结果与实际运动进行比较,得到较高的吻合度,反映了此运动学分析的正确性。轴对称矢量喷管在发动机推力作用下做变载荷运动,所以必须对轴对称矢量喷管进行力学分析,力学分析对轴对称矢量喷管的结构设计与强度校核有一定的指导作用。     

冷态轴对称矢量喷管非矢量状态运动学研究

轴对称矢量喷管是一种机械收扩式推力矢量喷管。首先,应用解析几何法对冷态轴对称矢量喷管非矢量状态进行了A8喉道和A9喷口面运动学精确建模。其次,通过构建三维实体、ADAMS与MATLAB数据交换,对模型进行了动态仿真分析,验证了结构设计的合理性以及所建模型用于控制喷口面积的准确性。研究结果表明:喷口面积绝对误差最大值仅为-3.7 mm~2,相对误差均值为-0.045%,说明所建立的数学模型能为轴对称矢量喷管控制及仿真提供准确的理论依据。     

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。     

轴对称矢量喷管喉道运动学精度分析及实验

推力矢量技术主要通过控制矢量喷管偏转来实现矢量控制,轴对称矢量喷管具有偏转机构设计简便、矢量作用效果明显等优点,其喉道运动是完成喷气收扩的基础,为了研究其运动规律,设计了三环连杆传动控制结构;建立了喉道运动学及精度分析模型,讨论了A8两铰孔位置误差、电机伸缩量误差、两个铰座孔的位置误差、外环厚度方向误差对喉道的误差影响;设计搭建矢量喷管实体实验平台,通过非矢量运动实验,验证运动学及精度分析模型的正确性,为进一步喉道和喷口控制分析奠定一定基础。     

轴对称矢量喷管喉道运动学精确建模研究

轴对称矢量喷管中喉道面积大小影响战斗机的喷管性能,研究通常是以收敛调节片末端的内切圆表示其面积,该种表示在调节片数量不同的情况下导致存在不同程度的误差,不利于进一步进行定量分析。首先研究了喉道截面多边形的变化规律,建立了精确的喉道面积计算通用表达式;其次结合凸轮反转法和坐标转换,推导了适用于一般曲线截面的凸轮滚子喉道控制的运动学模型;最后建立实际算例,进行数值计算和虚拟仿真的验证。研究表明,数值计算与虚拟仿真结果吻合度较高,最大相对误差为0.79%,说明建立的运动学模型正确反映了喉道的运动规律。     

缩比验证机轴对称矢量喷管设计与验证

在某缩比验证机推力矢量系统研制中,首先采用两套电动舵机驱动的连杆机构的设计方案,实现了矢量喷管的轴对称偏转.通过分析矢量喷管偏转过程中作动机构受力关系和运动关系,得到舵机需提供的最大扭矩与最大铰链力矩的关系.分别采用工程估算和CFD数值模拟两种方法对矢量喷管偏转产生的铰链力矩进行了计算.通过地面试验和飞行试验验证了所研制的轴对称推力矢量系统满足工程应用要求.     

S弯喷管推力矢量方案的数值研究

以S弯喷管为对象研究其推力矢量实现方案以及流场特征。对基准S弯喷管以及对应的3个不同推力矢量作动位置、4个几何偏转角共13个模型进行了三维几何建模和相应的流场模拟。结果表明:3个位置的推力矢量模型均可以实现宽范围推力矢量角调节;综合考虑喷管流量、总压、推力性能以及流场特征,当S弯喷管作动位置位于邻近喉道下游的扩张段处时,喷管性能最好。     

轴对称矢量喷管动力学仿真与分析

在对飞机发动机轴对称矢量喷管结构和工作原理进行研究和分析之后,利用UG软件实体模块建立了固体火箭喷管的机构模型。将装配好的固体火箭喷管各构件导入MSC.ADAMS软件中,施加相应约束,构建了该固体火箭喷管的动力学仿真模型,在MSC.ADAMS软件中对固体火箭发动机轴对称矢量喷管的收扩、偏转运动进行了仿真。最终通过仿真获得了固体火箭喷管机构各环节的受载和动态特性数据,为简化新产品的建模、热态特性仿真、获取机构动态特性及加速新产品研发提供了重要的理论依据。     

射流位置对喷管喉道倾斜矢量控制方案的影响分析

利用RNG k-ε湍流模型,采用局部网格加密技术,求解三维N-S方程对某型二元喷管喉道倾斜矢量控制时的全流场进行了数值模拟.研究表明在小扩张比、短扩散段喷管上,采用喉道倾斜矢量控制方案主流可以实现亚音速偏转.采用三维曲面生成法分析了调整喉部射流位置和扩张段射流位置对喷管流场的影响,计算表明喉部射流位置越接近喉部,扩张段射流位置越靠近喷口,产生的推力矢量越大.     

轴对称矢量喷管内外流场的数值模拟

在同一偏转角度下,随着喷管压比的增大,推力系数先减后增再减小,而矢量角先增大再减小;在相同喷管压比下,矢量角与喷管偏转角呈线性关系.利用数值计算结果和人工神经网络,建立该轴对称矢量喷管的性能预测模型,喷管性能预测结果与计算值吻合较好,从而验证了该模型的有效性,为减少计算和试验点数节省经费和时间提供了有效的途径.