CN112228243A - 一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构 - Google Patents

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陈著
任亚强
袁世超
钟世林
王恒
赵春梅
蒲永彬
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Abstract

本申请提供一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构，所述液压推动式凸轮机构包括固定安装座1、液压作动筒2、固定滑轨3、驱动杆4和中间调节板5，其中：液压作动筒2的前端安装在固定安装座1上，液压作动筒2的后端与驱动杆4铰接，中间调节板5为具有预设型面的板状结构，中间调节板5的中间设置有凸轮槽，所述凸轮槽用于驱动杆4在中间调节板5内沿凸轮槽型面移动；固定滑轨3上设置有椭圆槽，驱动杆4穿过中间调节板5上的凸轮槽后安装在固定滑轨3的椭圆槽上。

Description

一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构
技术领域
本发明涉及航空发动机排气***领域，具体涉及一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构。
背景技术
涡轮冲压组合发动机是未来可重复使用临近空间高速作战飞机的理想配装动力。其中涡轮与冲压之间的工作模态转换是涡轮冲压组合发动机研制的重难点技术，对于匹配并联式组合喷管的涡轮冲压组合发动机而言，如喷管喉道面积固定，会导致在非设计点主流燃气欠膨胀，喷管推力系数大幅度降低，完全无法满足发动机使用需求，因此模态转换必然需要调节并联式组合喷管涡轮通道与冲压通道的喉道面积，使其与整机状态匹配，保证在全包线内喷管推力系数和总压恢复系数满足要求，以满足未来高空高马赫数涡轮冲压组合发动机使用需求。
目前，国内外对涡轮冲压组合发动机竞相研究，但基本处于关键技术攻关阶段以及整机集成验证阶段，且进行了严格的技术封锁和保密，关于涡轮冲压组合发动机并联式组合喷管变状态调节的相关可查资料非常少。基于此，本发明创新的设计一种用于涡轮冲压组合发动机并联式组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构，通过该凸轮机构来实现并联式组合喷管模态转换，以解决固定喷管喉道面积无法随发动机状态变化而导致整机匹配效率低、无法满足未来高空高马赫数涡轮冲压组合发动机使用需求的问题。
发明内容
本发明提供一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构，以解决固定喷管喉道面积无法随发动机状态变化而导致整机匹配效率低、无法满足未来高空高马赫数涡轮冲压组合发动机使用需求的问题。
本申请提供一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构，所述液压推动式凸轮机构包括固定安装座1、液压作动筒2、固定滑轨3、驱动杆4和中间调节板5，其中：
液压作动筒2的前端安装在固定安装座1上，液压作动筒2的后端与驱动杆4铰接，中间调节板5为具有预设型面的板状结构，中间调节板5的中间设置有凸轮槽，所述凸轮槽用于驱动杆4在中间调节板5内沿凸轮槽型面移动；
固定滑轨3上设置有椭圆槽，驱动杆4穿过中间调节板5上的凸轮槽后安装在固定滑轨3的椭圆槽上。
优选的液压推动式凸轮机构应用于并联式涡轮冲压发动机组合喷管上，所述并联式涡轮冲压发动机组合喷管包括上调节板6和下调节板7，其中：
所述中间调节板5安装于并联式涡轮冲压发动机组合喷管的排气机匣上，设置在上调节板6和下调节板7之间，以便中间调节板5与上调节板6形成涡轮通道，中间调节板5与下调节板7形成冲压通道。
优选的在排气机匣上设置圆转方出口耳座8，圆转方出口耳座8用于铰接固定中间调节板5。
优选的固定安装座1设置在组合喷管的排气机匣上，固定安装座1用于铰接固定液压作动筒2。
优选的中间调节板5在上调节板6和下调节板7之间的相对位置根据组合喷管的设计点工况气动性能进行设置。
优选的在组合喷管的侧壁机匣上设置固定滑轨3，固定滑轨3带有椭圆槽结构，与驱动杆4滑动连接，将驱动杆4与中间调节板5凸轮槽之间的曲线运动转化为沿固定滑轨3椭圆槽的直线运动。
优选的中间调节板5外廓采用非对称型面设计，中间调节板5的上外廓型面为平面，在单冲压状态下，中间调节板5向上旋转，与上调节板6完全贴合；中间调节板5的下外廓型面的前端和后端均为圆弧状，在单涡轮状态下，中间调节板5向下旋转，改变冲压通道面积，满足发动机模态需求。
优选的中间调节板5为中空桁架梁结构，能够承受不低于20吨的气动载荷。
综上所述，本申请通过采用该液压推动式凸轮机构，可以实现涡轮通道与冲压通道的喉道面积无级调节，满足并联式组合喷管模态转换需求，使其与整机状态匹配，保证在全包线内喷管推力系数和总压恢复系数满足要求，解决固定喷管喉道面积无法随发动机状态变化而导致整机匹配效率低、无法满足未来高空高马赫数涡轮冲压组合发动机使用需求的问题。
附图说明
图1为本申请提供的一种液压推动式凸轮机构结构示意图；
图2为本申请提供的一种液压推动式凸轮机构载荷及安装示意图；
其中：1-固定安装座；2-液压作动筒；3-固定滑轨；4-驱动杆；5-中间调节板；6-上调节板；7-下调节板；8-圆转方出口耳座。
具体实施方式
本发明的设计思想是设计一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构(如图1、图2)。该液压推动式凸轮机构主要由固定安装座1、液压作动筒2、固定滑轨3、驱动杆4、中间调节板5、上调节板6、下调节板7以及圆转方出口耳座8组成。其中，液压作动筒2前端安装在固定安装座1上，后端与驱动杆4铰接，驱动杆4穿过中间调节板5上的凸轮槽后安装在固定滑轨3的椭圆槽上，使驱动杆4在液压作动筒2的推动下，沿固定滑轨3的椭圆槽和中间调节板5的凸轮槽共同确定的轨迹运动，从而驱动中间调节板5沿圆转方出口耳座8旋转，改变涡轮通道a和冲压通道b相对流通面积，以满足组合喷管模态转换调节。
本发明涉及的凸轮机构结构简单可靠，能实现对涡轮通道a和冲压通道b相对流通面积的无级调节，完全满足组合喷管变状态调节需求。
综上所述，本发明提出了一种用于涡轮冲压组合发动机并联式组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构，通过该凸轮机构能够实现涡轮通道与冲压通道的喉道面积无级调节，使并联式组合喷管能够在单涡轮、涡轮冲压共同工作、单冲压等模态中自由转换，从而满足发动机全包线使用需求。

Claims (8)

1.一种用于组合喷管变状态调节的液压推动式凸轮机构，其特征在于，所述液压推动式凸轮机构包括固定安装座(1)、液压作动筒(2)、固定滑轨(3)、驱动杆(4)和中间调节板(5)，其中：
液压作动筒(2)的前端安装在固定安装座(1)上，液压作动筒(2)的后端与驱动杆(4)铰接，中间调节板(5)为具有预设型面的板状结构，中间调节板(5)的中间设置有凸轮槽，所述凸轮槽用于驱动杆(4)在中间调节板(5)内沿凸轮槽型面移动；
固定滑轨(3)上设置有椭圆槽，驱动杆(4)穿过中间调节板(5)上的凸轮槽后安装在固定滑轨(3)的椭圆槽上。
2.根据权利要求1所述的液压推动式凸轮机构，其特征在于，液压推动式凸轮机构应用于并联式涡轮冲压发动机组合喷管上，所述并联式涡轮冲压发动机组合喷管包括上调节板(6)和下调节板(7)，其中：
所述中间调节板(5)安装于并联式涡轮冲压发动机组合喷管的排气机匣上，设置在上调节板(6)和下调节板(7)之间，以便中间调节板(5)与上调节板(6)形成涡轮通道，中间调节板(5)与下调节板(7)形成冲压通道。
3.根据权利要求1所述的液压推动式凸轮机构，其特征在于，在排气机匣上设置圆转方出口耳座(8)，圆转方出口耳座(8)用于铰接固定中间调节板(5)。
4.根据权利要求1所述的液压推动式凸轮机构，其特征在于，固定安装座(1)设置在组合喷管的排气机匣上，固定安装座(1)用于铰接固定液压作动筒(2)。
5.根据权利要求2所述的液压推动式凸轮机构，其特征在于，中间调节板(5)在上调节板(6)和下调节板(7)之间的相对位置根据组合喷管的设计点工况气动性能进行设置。
6.根据权利要求1所述的液压推动式凸轮机构，其特征在于，在组合喷管的侧壁机匣上设置固定滑轨(3)，固定滑轨(3)带有椭圆槽结构，与驱动杆(4)滑动连接，将驱动杆(4)与中间调节板(5)凸轮槽之间的曲线运动转化为沿固定滑轨(3)椭圆槽的直线运动。
7.根据权利要求2所述的液压推动式凸轮机构，其特征在于，中间调节板(5)外廓为非对称型面设计，中间调节板(5)的上外廓型面为平面，在单冲压状态下，中间调节板(5)向上旋转，与上调节板(6)完全贴合；中间调节板(5)的下外廓型面的前端和后端均为圆弧状，在单涡轮状态下，中间调节板(5)向下旋转，改变冲压通道面积，满足组合喷管模态转换需求。
8.根据权利要求1所述的液压推动式凸轮机构，其特征在于，中间调节板(5)为中空桁架梁结构，能够承受不低于20吨的气动载荷。
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