CN115059553B - 一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，属于航空发动机喷管技术领域，具体包括：喷管前段机匣；多个主动调节片，沿喷管前段机匣的周向间隔分布；多个从动调节片，沿喷管前段机匣周向的分布在相邻的两个主动调节片之间；记忆合金驱动杆，一端连接主动调节片，另一端连接喷管前段机匣；控温机构，控温机构控制记忆合金驱动杆的温度，使记忆合金驱动杆伸缩；其中，主动调节片和从动调节片的一端转动的连接在喷管前段机匣上，另一端为自由端，记忆合金驱动杆的伸缩带动主动调节片转动，使自由端远离或靠近后段流道的轴心，从动调节片的自由端随主动调节片的自由端转动。通过本申请的处理方案，提高喷管调节机构的可靠性。

Description

一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管
技术领域
本申请涉及航空发动机喷管的领域，尤其是涉及一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管。
背景技术
随着航空发动机技术发展，要求匹配的尾喷管部件具有收放可调、矢量可调等多功能化，相应的尾喷管部件结构越来越复杂，传统的发动机可调尾喷管部件通常采用液压驱动拉杆控制运动的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管方案，带来的不仅有结构复杂、控制复杂，还有重量增加，可靠性降低等问题，急需发展新的技术来简化相应的设计。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，解决了现有技术中的问题，简化喷管调节机构，提高喷管调节机构的可靠性。
本申请提供的一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管采用如下的技术方案：
一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，包括：
喷管前段机匣；
多个主动调节片，沿所述喷管前段机匣的周向间隔分布；
多个从动调节片，沿所述喷管前段机匣周向的分布在相邻的两个所述主动调节片之间，所述主动调节片和从动调节片形成后段流道；
记忆合金驱动杆，一端连接所述主动调节片，另一端连接所述喷管前段机匣；
控温机构，所述控温机构控制所述记忆合金驱动杆的温度，使记忆合金驱动杆伸缩；
其中，所述主动调节片和所述从动调节片的一端转动的连接在所述喷管前段机匣上，所述主动调节片和所述从动调节片的另一端为自由端，所述记忆合金驱动杆的伸缩带动所述主动调节片转动，使所述自由端远离或靠近所述后段流道的轴心，所述从动调节片的自由端随所述主动调节片的自由端转动。
可选的，所述采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管还包括耐高温连杆，所述记忆合金驱动杆通过所述耐高温连杆连接所述主动调节片。
可选的，所述耐高温连杆和所述记忆合金驱动杆之间设置绝热垫。
可选的，所述喷管前段机匣的后端外壁上设有沿径向凸出的安装边，所述记忆合金驱动杆的一端铰接在所述安装边的外缘上。
可选的，对所述记忆合金驱动杆的长度进行差异化控制，获得不同形状的后段流道出口。
可选的，所述控温机构包括恒温介质储存件和分布在记忆合金驱动杆外周的导管，所述导管的一端连通所述恒温介质储存件的出口，所述导管的另一端连通所述恒温介质储存件的回口。
可选的，所述恒温介质储存件包括多个，不同的所述恒温介质储存件中存储不同温度的介质，所述导管的一端通过分流阀同时连通多个所述恒温介质储存件的出口，所述导管的另一端通过分流阀同时连通多个所述恒温介质储存件回口。
可选的，所述导管缠绕在所述记忆合金驱动杆的外周。
可选的，所述主动调节片设置于所述从动调节片外侧，且所述主动调节片部分覆盖相邻的所述从动调节片。
可选的，所述主动调节片和从动调节片的数量各为6-15片。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：采用记忆合金变形来驱动控制的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管结构，既能满足喷管收扩、矢量等多功能复杂运动需求，又解决了传统方案中液压***结构和控制复杂、重量和成本高、可靠性差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管结构示意图；
图2为本申请控温结构的结构示意图。
附图标记说明：1、喷管前段机匣；11、前端法兰；12、机匣筒体；13、安装边；2、契头螺栓；3、记忆合金驱动杆；4、耐高温连杆；5、螺栓；6、绝热垫；7、主动调节片；8、从动调节片；9、控温机构；91、缠绕导管；92、进口分流阀；93、进口导管；94、回路导管；95、回路分流阀。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
本申请实施例提供一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管。
如图1和图2所示，一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，包括：喷管前段机匣1，作为喷管的前段结构，喷管前段机匣1沿轴向设置有前端法兰11和机匣筒体12，安装时，喷管前段机匣1通过前端法兰11与加力筒体等其他部件连接，机匣筒体12型面采用收敛锥体型面，对发动机排气流进行预膨胀；多个主动调节片7，沿所述喷管前段机匣1的周向间隔分布；多个从动调节片8，沿所述喷管前段机匣1周向的分布在相邻的两个所述主动调节片7之间，所述主动调节片7和从动调节片8形成后段流道；记忆合金驱动杆3，一端连接所述主动调节片7，另一端连接所述喷管前段机匣1；控温机构9，所述控温机构9控制所述记忆合金驱动杆3的温度，使记忆合金驱动杆3伸缩，控温机构9对记忆合金驱动杆3进行加热或降温，使记忆合金驱动杆3长度根据预先训练的形态发生改变。
其中，交叉分布的所述主动调节片7和从动调节片8形成后段流道，所述主动调节片7和从动调节片8的一端转动的连接在所述喷管前段机匣1上，主动调节片7和所述从动调节片8的另一端为自由端，所述记忆合金驱动杆3的伸缩带动所述主动调节片7转动，使自由端远离或靠近所述后段流道的轴心，所述从动调节片8和主动调节片7之间通过连接件进行连接，使所述从动调节片8可以随所述主动调节片7转动，即从动调节片8的自由端可以随所述主动调节片7转动。通过控制主动调节片7和从动调节片8的转动可以得到不同的喷管出口面积，以满足不同发动机状态下对喷管出口面积的需求。
记忆合金驱动杆3采用Cu基（铜基）或者NiTi基（镍钛基）记忆合金材料。
采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管还包括耐高温连杆4，所述记忆合金驱动杆3通过所述耐高温连杆4连接所述主动调节片7。所述耐高温连杆4和记忆合金驱动杆3之间设置绝热垫6。由于喷管的温度较高，而记忆Cu基或者NiTi基记忆合金材料耐温能力差，通过在记忆合金驱动杆3后端连接一端耐高温合金材料和耐高温连杆4，并且在两者之间布置绝热垫6，记忆合金驱动杆3和耐高温连杆4通过螺栓5连接，以减少尾喷管自身的温度对控温机构9控制记忆合金驱动杆3温度的过程造成影响。
所述喷管前段机匣1的后端外壁上设有沿径向凸出的安装边13，所述记忆合金驱动杆3的一端铰接在所述安装边13的外缘上的第一凸耳上。主动调节片7的中后部位置设置一处第二凸耳，耐高温连杆4的一端铰接在第二凸耳上。
所述主动调节片7设置于从动调节片8外侧，且所述主动调节片7部分覆盖相邻的所述从动调节片8，使喷管出口在一定的调节范围内，主动调节片7和从动调节片8始终重叠，保证喷管出口侧面的完整。所述主动调节片7和从动调节片8的数量各为6-15片，所述主动调节片7和从动调节片8均为平板式结构型面。本申请实施例主动调节片7和从动调节片8各为6片，沿周向相互交叉排布，并分别通过契头螺栓2和铰链安装在喷管前段机匣1的后安装边13上，从而形成喷管后段的类圆形可调流道。
所述控温机构9包括恒温介质储存件和分布在记忆合金驱动杆3外周的导管，所述导管的一端连通所述恒温介质储存件的出口，导管的另一端连通所述恒温介质储存件的回口。所述恒温介质储存件包括多个，不同的所述恒温介质储存件中存储不同温度的介质，恒温介质储存件可以是储存箱，储存箱中的介质可以是水或油，所述导管的一端通过分流阀同时连通多个所述恒温介质储存件的出口，另一端通过分流阀同时连通多个所述恒温介质储存件回口。所述导管缠绕在所述记忆合金驱动杆3的外周。
导管包括连通的缠绕导管91、进口导管93和回路导管94，缠绕导管91的一端通过进口分流阀92连通多个进口导管93从而连通至不同的恒温介质储存件的出口，缠绕导管91的另一端通过回路分流阀95连通多个回路导管94从而连通至多个恒温介质储存件回口。
工作时，通过控制分流阀，使不同温度的恒温源换热介质根据需要通过进口导管93进入缠绕导管91，对记忆合金驱动杆3进行加热或降温，使其长度根据预先训练的形态发生改变，主动调节片7和从动调节片8转动，从而得到不同的喷管出口面积，以满足不同发动机状态下对喷管出口面积的需求；完成热交换后的换热介质通过回路分流阀95和回路导管94回到相应的恒温源中，形成介质的循环使用。此外，通过对换热介质实现差别控制，能够对不同的记忆合金驱动杆3进行长度控制，从而获得不同的出口形状组合，这就可以实现喷管的矢量偏转、椭圆变形、乃至任意形状变形。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，包括：
喷管前段机匣；
多个主动调节片，沿所述喷管前段机匣的周向间隔分布；
多个从动调节片，沿所述喷管前段机匣周向的分布在相邻的两个所述主动调节片之间，所述主动调节片和从动调节片形成后段流道；
记忆合金驱动杆，一端连接所述主动调节片，另一端连接所述喷管前段机匣；
控温机构，所述控温机构控制所述记忆合金驱动杆的温度，使记忆合金驱动杆伸缩，所述控温机构包括恒温介质储存件和分布在记忆合金驱动杆外周的导管，所述导管的一端连通所述恒温介质储存件的出口，所述导管的另一端连通所述恒温介质储存件的回口；
其中，所述主动调节片和所述从动调节片的一端转动的连接在所述喷管前段机匣上，所述主动调节片和所述从动调节片的另一端为自由端，所述记忆合金驱动杆的伸缩带动所述主动调节片转动，使所述自由端远离或靠近所述后段流道的轴心，所述从动调节片的自由端随所述主动调节片的自由端转动。
2.根据权利要求1所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，所述采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管还包括耐高温连杆，所述记忆合金驱动杆通过所述耐高温连杆连接所述主动调节片。
3.根据权利要求2所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，所述耐高温连杆和所述记忆合金驱动杆之间设置绝热垫。
4.根据权利要求1所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，所述喷管前段机匣的后端外壁上设有沿径向凸出的安装边，所述记忆合金驱动杆的一端铰接在所述安装边的外缘上。
5.根据权利要求1所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，对所述记忆合金驱动杆的长度进行差异化控制，获得不同形状的后段流道出口。
6.根据权利要求1所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，所述恒温介质储存件包括多个，不同的所述恒温介质储存件中存储不同温度的介质，所述导管的一端通过分流阀同时连通多个所述恒温介质储存件的出口，所述导管的另一端通过分流阀同时连通多个所述恒温介质储存件回口。
7.根据权利要求1所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，所述导管缠绕在所述记忆合金驱动杆的外周。
8.根据权利要求1所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，所述主动调节片设置于所述从动调节片外侧，且所述主动调节片部分覆盖相邻的所述从动调节片。
9.根据权利要求1所述的采用记忆合金变形驱动控制的可调喷管，其特征在于，所述主动调节片和从动调节片的数量各为6-15片。
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