双轴承旋转喷管型面设计及数值模拟研究

作     者：李瑶 徐惊雷 潘睿丰 张玉琪 黄帅 LI Yao;XU Jinglei;PAN Ruifeng;ZHANG Yuqi;HUANG Shuai

作者机构：南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年第45卷第5期

页      面：95-106页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家科技重大专项(2019-II-0007-0027) 先进航空动力创新工作站(HKCX2020-02-011) 基础加强计划项目(2022-JCJQ-ZD-115-00) 中国博士后科学基金(2022M721598) 江苏省“卓博计划”(2022ZB214) 

主　　题：短距/垂直起降 双轴承旋转喷管 双喉道气动矢量喷管 气动性能 数值模拟 

摘      要：针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻便地实现短距/垂直起降,并且赋予了飞行器平飞模态高机动飞行的潜力。基于典型轴对称双喉道气动矢量喷管构型,开展了双轴承旋转喷管的型面设计和运动规律研究,利用数值模拟开展关键设计参数对喷管流场的影响研究,获得喷管的性能变化规律。结果表明,短距/垂直起降模态下,典型构型的双轴承旋转喷管推力矢量角最大可达108°,满足短距/垂直起降飞行器对喷管的要求。凹腔段的长短轴比值对喷管短距/垂直起降模态的性能影响较大,相同落压比条件下,长短轴比值越大,喷管的总推力系数越低,推力矢量角越大,并且推力矢量角最大差值达到41°。本文所提出的双轴承旋转喷管可为未来具备短距/垂直起降、高机动性能的飞行器动力系统提供一种新的解决方案。