流体推力矢量技术研究

2018年5月29日
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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。
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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。
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
2018年5月29日
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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，获得飞行控制所需的控制力和 控制力矩。
流体推力矢量技术研究
谢谢大家
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流体推力矢量技术研究
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主要内容
引言
推力矢量技术
流体推力矢量技术
研究现状 待解决问题及发展方向
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引 言

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
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。
பைடு நூலகம்
2018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
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。
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流体推力矢量技术
激波矢量法
主要特点: （1）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。
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。
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推力矢量技术

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。
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。
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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
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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，射流速 度增加，该喷管的矢量控制能力迅速下降。
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。
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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
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研究现状

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。

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
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主要在解决内流的偏转问题，对外流影响的研究 较少，缺乏减少外流影响的措施。对目前流体推力矢量控制来说，都有外流 速度增加导致喷管矢量效率下降的问题。
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