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。     

三环驱动轴对称矢量喷管喉道逆运动学建模

三环驱动推力矢量喷管是一种收-扩式轴对称推力矢量喷管,针对某三环驱动轴对称推力矢量喷管,利用拆杆法和相对转角法建立了轴对称矢量喷管喉道面积调节结构运动学模型,运用CATIA软件完成了轴对称矢量喷管各零件的建模和虚拟装配,并将装配体导入到ADAMS软件中进行仿真,验证了结构设计的合理性和所建模型用于喉道面积控制的有效性。对三环驱动轴对称推力矢量喷管的优化设计及控制器的设计与应用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。     

轴对称矢量喷管平移控制系统运动学建模仿真

为解决轴对称矢量喷管原始偏转控制方案中出现的奇异性问题及出口截面光顺性较差的问题,提出了一种新型平移控制方案。利用CATIA设计了轴对称矢量喷管平移控制系统的三维模型,在DMU模块中进行运动仿真并激活传感器追踪驱动舵机的旋转角度数据。将三维模型尺寸数据及约束关系代入MATLAB中,建立了空间运动学方程,进行数值计算、曲线拟合及误差分析。获得了描述喷管矢量偏转角、矢量方位角与舵机旋转角映射关系的二维插值模型,进而建立了各个控制周期内矢量偏转角、矢量方位角的动态控制指令。仿真结果表明：该平移控制方案不存在奇异位置且出口截面形状较好,提高了喷管的可靠性及密封性,满足轴对称矢量喷管的精准控制需求,最后通过模型样机进一步验证了该平移控制方案的可行性。     

轴对称矢量喷管A8面运动学分析与求解

对轴对称矢量喷管A8面的运动学研究是为了准确调整其大小,从而满足最佳膨胀比系数的要求。首先采用合理的简化方法,用收敛片及其密封片末端形成的内切圆来近似表示不规则的A8面,并且计算了误差,说明其可行性。然后根据设定条件:收敛片的圆弧形凸面通过收敛片两端,建立了A8面运动机构的数学模型。用解析式表示相关部件参数间的关系,不仅避免了计算复杂而又耗时的迭代过程,还使求解思路更加清晰。最终得出了A8做动筒的推进量与收敛片的内切圆面积的函数关系,即A8面收扩的函数表达式。接着进行仿真验证,结果表明所求函数与三维模型中测量的数据吻合,综合A8面函数表达式的准确率达到约96%。     

轴对称矢量喷管喷口Lagrange动力学分析

以轴对称矢量喷管为研究对象,建立其动力学方程。首先,将轴对称矢量喷管结构简化为等效的3-PRS结构模型,利用等效的3-PRS结构模型建立喷管喷口运动学方程。然后,将气动力等效为动平台虚拟质量,运用Lagrange方法推导出喷管喷口的动力学方程,并分析其动力学特性。通过MATLAB和ADAMS仿真,对比两种仿真结果,验证了建立模型的准确性。结果表明喷口姿态对驱动力影响很大,由此可得出不同姿态下驱动力的变化规律。从而对进一步进行喷管优化设计及控制提供了有效帮助。     

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。     

轴对称矢量喷管的流热耦合分析

针对固体火箭轴对称推力矢量喷管的工作环境处于多物理场耦合的问题,应用Comsol Multiphysics模拟该机构在流场和温度场两场耦合作用下,在给定的边界条件下收敛调节片、扩张调节片、拉杆等构件的负载变形和热变形以及温度在机构中的分布情况,研究喷管从低温、低流速到高温、高流速这一变化过程中机构的应力应变情况及温度变化情况。通过模拟仿真与分析来精确预测机构的变形和受热情况,对于系统的设计具有重要的理论指导意义。     

轴对称矢量喷管应急复位液压系统的设计研究

该文简要分析了轴对称矢量喷管应急复位技术及其发展,重点介绍了一套用于A9作动环应急复位的液压系统,该系统在电气信号或液压信号丧失的故障模式下,由一个与作动筒位移相关联的伺服滑阀控制。文中简要阐述了系统的组成、工作原理和特点。     

轴对称推力矢量喷管调节环结构优化设计研究

研究结构优化技术在航空发动机轴对称矢量喷管A9调节环结构设计中的应用.首先针对调节环的设计要求建立了概念设计阶段拓扑优化方法的数学模型,进行灵敏度分析;其次在概念设计基础上进一步采用尺寸优化和形状优化进行细节设计;最后采用一个调节环结构优化算例说明了所述方法的有效性.     

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。     

Optical Diagnosis of the Geometry of an Axisymmetric Controlled Nozzle of a Gas-Turbine Engine

Modern aviation industry solves the problem of developing multifunction engines capable of flying both at subsonic and supersonic speeds. An important part in such engines is a variable area nozzle, which allows varying the geometry of the engine exhaust unit and, accordingly, its technical characteristics. This study touches upon an computer vision based optical noncontact method for reconstructing a nozzle shape. The reconstruction requires data recorded by two optical three-dimensional recorders directed toward the inner part of the nozzle when the engine is subjected to ground tests. The diagnosis is complicated by the presence of a hot jet being in the way of the sensor vision, the regime-dependent variation of the nozzle glow brightness, and intense mechanical vibrations. The performed bench tests confirm the efficiency of the proposed method. According to their results, in a low-gas regime, the standard deviation of the diagnosed diameters of the exhaust unit and critical sections for each frame does not exceed 0.3% of the corresponding sizes. The data obtained as a result of this diagnosis can be taken into account when upgrading the exhaust unit of the engine and the thrust control system of a gas turbine engine.