推力矢量技術已成為近年來國內外航空技術的熱點，尤其是軸對稱矢量噴管具有結構簡單，重量輕高效性，易於對現役飛機的改裝等優點，成為國內外航空界的研究重點目前由於受試驗條件的限制，僅局限於對矢量噴管進行靜態或低速外流下的噴流試驗。
噴管的性能一般用流量係數和推力係數來描述。對矢量噴管而言，則需增加另一個基本性能參數，即氣動矢量角，目的是用它來表示矢量噴管實際產生的矢量推力的方向。
基本介紹
- 中文名：氣動矢量角
- 外文名：Vectoring angle
- 學科：航空航天
- 類型：飛行術語
- 套用：矢量噴管
- 目的：表示實際產生的矢量推力的方向
背景,噴管性能參數,軸對稱矢量噴管氣動矢量角研究,
背景
推力矢量技術已成為近年來國內外航空技術的熱點，尤其是軸對稱矢量噴管具有結構簡單，重量輕高效性，易於對現役飛機的改裝等優點，成為國內外航空界的研究重點目前由於受試驗條件的限制，僅局限於對矢量噴管進行靜態或低速外流下的噴流試驗，對高速外流下噴管動態偏轉過程的試驗更難以實現在實際飛行中，噴管的噴流和飛機外流之間必然存在著相互干擾，特別是噴流偏轉過程中，飛機外流和噴管噴流形成強幹擾，產生複雜的波系、渦系和分離流，這些複雜流動隨著幾何偏角的變化而變化。因此，有必要將矢量噴管內外流結合起來研究軸對稱矢量噴管的動態偏轉過程的矢量特性。
噴管性能參數
噴管的性能一般用流量係數和推力係數來描述。對矢量噴管而言，則需增加另一個基本性能參數，即氣動矢量角，目的是用它來表示矢量噴管實際產生的矢量推力的方向。
流量係數：
總推力係數：
式中
、
分別是通過一維等熵公式計算出的理論流量和推力，而
、
分別為實際流量和推力，是通過數值計算得出。
氣動俯仰角：
氣動偏航角：
軸對稱矢量噴管氣動矢量角研究
目前實現推力矢量的方法主要是通過作動機構使收擴噴管擴張段偏轉，從而使氣流流動方向發生偏轉。由於噴管偏轉不僅改變了擴張段氣流方向，而且使原噴管的喉部位置和喉部面積發生變化，對發動機工作匹配性和性能產生了影響，因而有必要發展一種準確預測模型，定量分析推力矢量對發動機性能的影響。基於這一考慮，朱燕從噴管擴張段偏轉時喉部複雜的X-Y-Z平面幾何關聯關係出發,建立氣動矢量角、流量係數和幾何矢量角關係的數學模型，並將計算結果與實驗數據和基於CFD方法建立的數學模型的計算結果進行對比。結果表明此方法在一定條件下具有工程計算可以接受的精度。
對以上4種噴管分別用幾何關聯數學模型和基於CFD方法建立的數學模型計算出在最佳壓比下幾何矢量角對氣動矢量角和流量係數的影響，如圖2～圖9所示。對於第1種噴管，從圖2可以看出，幾何模型對噴管氣動矢量角的預測略低於實驗值。因為這種噴管沒有加力燃燒室,但它的膨脹長度較長，擴張角較小，可達到最理想的膨脹程度。從圖6中可以看出，對於加力時的長噴管，通過這種幾何模型計算的氣動矢量角與實驗值幾乎完全吻合。而圖8和圖9則顯示出在加力狀態，當噴管縮短時用這種幾何模型計算的氣動矢量角和流量係數誤差較大。這是由於幾何關聯數學模型沒有考慮流體粘性對噴管性能的影響，所以在面積比一定的條件下，噴管越短，噴管擴張角越大，計算的偏差也就越大。對比圖3、圖5、圖7和圖9,同樣可以看出，長噴管比短噴管用幾何關聯數學模型對流量係數的計算結果好。
