流体推力矢量技术研究

1、2021-10-281流体推力矢量技术研究2021-10-282主要内容主要内容l引言l推力矢量技术l流体推力矢量技术l研究现状l待解决问题及发展方向2021-10-283引引 言言l现代空袭武器性能的不断提升和空天一体的趋势都对军事飞机的性能提出了越来越高的要求。为了在未来天空战场中取得优势，必须在新型战斗机的设计中采用相应的高新技术以提升其性能。推力矢量控制技术作为飞机动力的核心和关键技术之一，可以弥补空气动力控制在低速和高空状态下控制性能低的缺点，该技术在高性能飞机上有着很大的应用潜力，包括提高飞机的机动性、飞行性能、生存能力以及隐身性能等各个方面。不过，对最新一代飞机来说这些优势还没有

2、得到充分的体现，主要原因是额外增加的推力转向装置显著增加了飞机重量、机构复杂程度以及造价。 因此，研究人员提出了流体推力矢量技术的概念。2021-10-284l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。 特点：1）减少雷达反射面积 2）增加飞机的可操控性 3）飞机所受阻力减小，结构变轻推力矢量技术推力矢量技术2021-10-285流体推力矢量技术流体推力矢量技术原理：流体推力矢量技术是指针对喷气推进方式，在不采用喷口机械偏转前提下，通过流动控制手段改变和控制发动机主喷流方向，以此改变发动机的推力方向，

3、获得飞行控制所需的控制力和控制力矩。优点：大量研究表明，在航空推进系统中采用流体推力矢量控制在技术上是可行的，它通过气流间的相互作用实现矢量偏转和喉道调节，结构简单、重量和造价大大降低，因此有望取代现有复杂的机械推力转向装置，带来推力矢量技术的革命性变化。2021-10-286流体推力矢量技术流体推力矢量技术20世纪80年代末，美国航空航天局兰利研究中心发起了固定形状喷管的流体推力矢量技术研究，前后提出了3种不同的推力矢量控制方法，分别是激波矢量法、喉道偏斜法和逆流方法。同向流控制则是被欧洲很多国家进行了较多研究。 2021-10-287流体推力矢量技术流体推力矢量技术激波矢量法主要特点:（1

4、）推力损失较大，由于它的矢量角是通过在喷管超声速段形成激波使主流偏移而产生，因此必然存在比较大的激波损失。（2）为了获得大的矢量角，喷管的扩张角度必须也要相应增大，这样在非矢量状态下喷管气流又会出现较大的过膨胀损失。 2021-10-288流体推力矢量技术流体推力矢量技术喉道偏移法主要特点:喉道偏移法推力矢量效率低改进方法：采用双喉道偏移法 如果在喉部附近引入对称的二次流，在喉道附近增厚了边界层，可以控制有效喉道面积，降低了喉道效率并且产生气动节流，实现流量调节; 如果在喉部附近引入非对称的二次流，就可以使声速面在亚声速区产生偏转，改变了流动方向从而产生了矢量。2021-10-289流体推力矢

5、量技术流体推力矢量技术逆流矢量方法主要特点:（1）逆流矢量控制的一个主要问题是在一定条件下，主流有可能出现附体(即主流撞击到外套喷管壁面上)，附体后不太容易从壁面脱离 (滞后性)。这将会在很大程度上削弱推力矢量控制效率。（2）为了不给发动机主喷管带来太大的附加重量和阻力，外套喷管和吸气缝的尺寸要保持在一定范围。 2021-10-2810流体推力矢量技术流体推力矢量技术同向流控制法主要特点:（1）主喷流为亚声速气流时，同向流技术能够获得较好的推力矢量性能，由于二次流主流同向，也可产生推力，因此同向流技术可以提高喷管推力效率。 （2）试验喷管为轴对称外形，具有多轴推力矢量的功能，但随发动机转速升高

6、，射流速度增加，该喷管的矢量控制能力迅速下降。 2021-10-2811研究现状研究现状l目前世界上能够掌握推力矢量技术的只有美国与俄罗斯，美国使用这一技术的代表作是f-22，而俄罗斯则是su-35。其中，f-22使用的发动机是普惠f119-pw-100，而su-35则使用的是al-41f。l二者各有优缺点：al-41f采用多维矢量喷管，发动机尾喷口和发动机是球形铰接，结构复杂但能提供360度全方向偏转，而且其推力也比f-119相对要高，然而使用寿命较短;f-119采用二维矢量喷管，隐身效果更好，使用寿命也相对较长，然而二维矢量喷口的结构较为简单，因此只能选择上下或左右方向偏转。l2018年4月国内军事论坛最新发布的照片显示，2架j-10b应用三轴推动矢量技术的验证飞机已离开生产厂家，进驻我国西部某试飞基地。2021-10-2812待解决问题及发展方向待解决问题及发展方向（1）飞行器的机动问题，实现单轴（俯仰或偏航方向）或多轴推力矢量控制，还要解决无尾布局飞行器的安定性问题，为飞行稳定提供频繁工作的三轴稳定性控制力矩。（2）流体推力矢量控制受多种因素影响，除了形状参数外，还包括喷管落压比、二次流流量、外流速度等流动参数。各项系统参数之间的匹配与衔接问题需要计算机技术、先进传感器与飞行控制技术的发展。（3）目前流体推力矢量研究