二元推力矢量喷管的结构设计及优化

论文摘要

为了在现代空战中取得战场优势,在新型战斗机设计中采用高新技术提高改善现代战斗机的技术战术性能是十分必要的。本文根据某型发动机的特定工作条件,为某型发动机改装二元推力矢量喷管进行了改装设计,将发动机喷管设计成了由导流管、调节板和导流板三部分组成的一个喷管,该结构喷管结构简单,成本低,发动机改动少,使用方便,且系统的可靠性、可维修性很好,使用寿命也很高。本文利用有限元软件对设计喷管的各个组成部件进行了分析计算,分别得出了导流管、调节板和导流板的应力分布和位移分布特征。其中导流管的应力分布和位移分布跟传统的轴流式喷管大不相同,特别是最大位移的出现位置发生了很大变化,为此,本文对导流管局部部位进行了加厚处理,并对局部部位加装了加强框,经过局部加强框的加装和局部厚度的加厚,导流管的最大应力和最大位移分布得到改善,减小了导流管的最大应力值和最大位移值,并且,最大应力和最大位移出现的位置也发生了变化,通过改进方案的实施,导流管的结构能够胜任发动机出口气流的要求,满足飞机的安全要求。本文在设计导流板时考虑到飞机特定的工作状态,为了防止翼尖失速现象的出现,参照国外飞机二元推力矢量喷管的设计,将导流板设计成由三角形板和矩形板组成的导流板,并分别对不同宽度的矩形板和不同高度的三角形板的组合进行了分析计算,得到了导流板的最大应力和最大位移分布跟三角形高度和矩形宽度之间的关系,并根据这个关系提出了优化设计方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 矢量推进技术的发展概述
• 1.1.1 国外发展概述
• 1.1.2 国内发展现状
• 1.2 推力矢量的概念
• 1.3 推力矢量的分类
• 1.4 矢量推进方案
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 尾喷口的结构简介
• 2.1 发动机组成
• 2.2 排气装置的组成
• 2.3 尾喷口功用
• 2.4 尾喷口的分类
• 2.4.1 固定的收敛喷管
• 2.4.2 可变出口截面的收敛喷管
• 2.4.3 固定的收敛-扩散喷管
• 2.4.4 可调收敛-扩张喷管
• 2.4.5 带中心体的喷管
• 2.4.6 引射喷管
• 2.4.7 推力矢量喷管
• 2.5 尾喷口工作原理
• 2.6 尾喷口的控制
• 第三章 有限元分析方法及程序介绍
• 3.1 有限元分析的可行性
• 3.2 有限元分析计算方法
• 3.2.1 有限单元法简介
• 3.2.2 有限元计算方法的优越性
• 3.2.3 有限元的分析过程
• 3.3 有限元程序介绍
• 3.3.1 概况
• 3.3.2 有限元程序各模块的使用说明
• 第四章 二元推力矢量喷管的设计
• 4.1 设计的原则
• 4.2 喷口的整体设计模型
• 4.3 喷口实现推力矢量的方案
• 4.4 材料的选取
• 第五章 导流管模型的各种条件处理及计算结果的图形显示
• 5.1 导流管的设计
• 5.2 材料的选取
• 5.3 模型的建立与优化
• 5.3.1 几何模型的建立
• 5.3.2 网格的划分
• 5.3.3 载荷的施加
• 5.3.4 导流管温度场分布计算
• 5.3.5 导流管壁厚度的确定
• 5.4 结果的分析与处理
• 5.4.1 导流管的应力和位移分析
• 5.4.2 导流管的改进方案
• 第六章 调节板模型的各种条件处理及计算结果的图形显示
• 6.1 调节板的设计
• 6.1.1 调节板的设计
• 6.1.2 材料的选取
• 6.2 模型的建立与优化
• 6.2.1 几何模型的建立
• 6.2.2 网格的划分
• 6.2.3 载荷的施加
• 6.3 结果的分析与处理
• 第七章 导流板的设计及各种条件处理及计算结果的图形显示
• 7.1 导流板的设计
• 7.1.1 导流板的设计
• 7.1.2 失速现象简介
• 7.1.3 导流板的压力分布
• 7.1.4 材料的选取
• 7.2 模型的建立
• 7.2.1 几何模型的建立
• 7.2.2 网格的划分
• 7.2.3 载荷的施加
• 7.3 结果的分析与处理
• 第八章 结论与展望
• 8.1 本文研究工作的总结
• 8.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录