本發(fā)明屬于飛行器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管。

背景技術(shù)：

推力矢量技術(shù)可用于增加飛機(jī)的升力、減小配平阻力、提高過(guò)失速機(jī)動(dòng)的性能，以及在空氣稀薄的高空或真空中控制飛行器的姿態(tài)，在軍用、民用航空航天器上都有較大的需求。

目前常見(jiàn)的推力矢量噴管分為機(jī)械推力矢量噴管和流體推力矢量噴管兩種。

機(jī)械推力矢量技術(shù)利用機(jī)械裝置帶動(dòng)噴管或整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，原理較簡(jiǎn)單，控制規(guī)律明確，目前已在少量的飛行器上應(yīng)用，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、壽命短的缺點(diǎn)制約了其推廣應(yīng)用。

流體推力矢量噴管通過(guò)注入二次流控制噴流的偏轉(zhuǎn)流動(dòng)，因此噴管的壁面無(wú)需活動(dòng)，使推力矢量噴管能夠大幅減重；但注入二次流往往需要額外的氣源，如從發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)、噴管中引氣或攜帶高壓氣瓶、揮發(fā)性液體，導(dǎo)致系統(tǒng)不緊湊和復(fù)雜化，或者對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作有一定影響，損失的推力可能會(huì)抵消其減重的效果?，F(xiàn)有的有源流體推力矢量噴管目前還難以實(shí)用，只在一些彈道導(dǎo)彈或者小型無(wú)人驗(yàn)證機(jī)上應(yīng)用。

近年來(lái)，出現(xiàn)了無(wú)源流體推力矢量噴管的概念，即省去了氣源，直接從外流中自然吸氣或從噴流中引出一小部分氣體作為二次流。比如，利用噴流的抽吸作用產(chǎn)生無(wú)源二次流，用偏轉(zhuǎn)片控制二次流的流量來(lái)控制coanda效應(yīng)，以控制射流偏轉(zhuǎn)。此類噴管無(wú)需攜帶氣源，能量損失極低。還有無(wú)源噴管使用擋片控制旁路通道的開(kāi)閉，誘導(dǎo)主噴流偏轉(zhuǎn)，擁有流動(dòng)損失小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

然而現(xiàn)有的無(wú)源流體推力矢量噴管和控制技術(shù)仍存在一些缺點(diǎn)，如推力矢量控制規(guī)律存在突跳和滯回、穩(wěn)定性和可靠性差、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造困難等，這些都限制了其工程實(shí)用性。具體來(lái)說(shuō)，可能發(fā)生推力矢量角控制不連續(xù)，其原因是設(shè)計(jì)噴管時(shí)將噴流調(diào)到敏感的狀態(tài)，只要有微小擾動(dòng)就會(huì)偏轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致了噴流與壁面的夾角無(wú)法連續(xù)改變，只能穩(wěn)定在一些特定的角度或角度區(qū)間，甚至發(fā)生非指令偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致飛行器飛行失控。

另外，目前的流體推力矢量噴管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也存在諸多問(wèn)題。例如中國(guó)專利《二元流體式推力矢量動(dòng)力裝置》（公開(kāi)號(hào)：104295404a，公開(kāi)日：2015年01月21日）中記載的流體推力矢量噴管，其控制偏轉(zhuǎn)片和控制縫形狀狹長(zhǎng)，在高溫、高壓下很容易發(fā)生變形，可能存在卡滯的問(wèn)題。一旦控制縫發(fā)生變形就會(huì)引起噴管控制規(guī)律的改變甚至失控，導(dǎo)致推力矢量的失效或非指令性偏轉(zhuǎn)。又如中國(guó)專利《旁路式雙喉道無(wú)源矢量噴管》（公開(kāi)號(hào)：102434315a，公開(kāi)日：2012年05月02日）中記載的流體推力矢量噴管，其擋片直接通過(guò)狹長(zhǎng)的縫隙伸入高溫燃?xì)?，可能存在燒蝕、壽命短、長(zhǎng)期使用可靠性和穩(wěn)定性差的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管，該噴管削弱了流體附壁偏轉(zhuǎn)的非受控性，使推力矢量角可以連續(xù)變化，避免了推力矢量控制規(guī)律存在的突跳和滯回、穩(wěn)定性和可靠性差等問(wèn)題。同時(shí)，避免噴管產(chǎn)生力、熱變形和燒蝕，提高長(zhǎng)期工作中的穩(wěn)定性和可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管，包括收縮段、斜切段、流量控制閥、靜壓腔、斜掠coanda壁面、控制孔。所述流量控制閥包括上控制閥和下控制閥，所述靜壓腔包括上靜壓腔和下靜壓腔，所述斜掠coanda壁面包括上壁面和下壁面，所述控制孔包括上控制孔和下控制孔。通過(guò)控制所述流量控制閥的開(kāi)度改變所述靜壓腔內(nèi)的壓強(qiáng)，從而改變所述控制孔的壓強(qiáng)和所述斜掠coanda壁面上的靜壓，使發(fā)動(dòng)機(jī)噴流與壁面的距離改變，導(dǎo)致噴流與對(duì)稱軸線的夾角改變，產(chǎn)生矢量角連續(xù)可變的矢量推力。

進(jìn)一步的，所述收縮段出口與所述斜切段入口密封連接，所述斜切段出口與所述上壁面和所述下壁面無(wú)縫連接，所述上、下壁面的安裝完全對(duì)稱。所述上壁面與所述斜切段的上側(cè)外壁、所述斜切段的左右側(cè)壁共同組成所述上靜壓腔；所述下壁面與所述斜切段的下側(cè)外壁、所述斜切段的左右側(cè)壁共同組成所述下靜壓腔。所述上、下靜壓腔分別安裝有所述上、下控制閥。在所述上、下壁面上靠近所述斜切段出口的位置，開(kāi)設(shè)有一排或數(shù)排所述控制孔，所述控制孔為通孔，連通所述靜壓腔與噴流；所述上壁面上的控制孔為上控制孔，所述下壁面上的控制孔為下控制孔。使用時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口與所述收縮段密封連接。比如，吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、非吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或涵道風(fēng)扇的噴口。由上述結(jié)構(gòu)可得，外界氣體可通過(guò)所述流量控制閥引入所述靜壓腔，再通過(guò)所述控制孔穿過(guò)所述斜掠coanda壁面，與發(fā)動(dòng)機(jī)噴流匯合。

更進(jìn)一步，所述收縮段入口為圓形，所述入口用于與發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口相連，所述收縮段的出口為矩形。

另一種改進(jìn)，所述斜切段由一個(gè)截面積不變的空心管道經(jīng)過(guò)斜切形成，所述斜切段的入口與所述收縮段的出口形狀相同、尺寸相等，所述斜切段的出口斜切。以切角與展向軸線的夾角即后掠角在45°到60°范圍內(nèi)為佳。

另一種改進(jìn)，所述上壁面為平面或圓弧形的壁板，比如四邊形平板，與所述斜切段出口的上壁面無(wú)縫連接，所述上壁面與所述斜切段的上出口壁面呈一定交角，該交角以15~20°為佳。所述下壁面為平面或圓弧形的壁板，比如四邊形平板，與所述斜切段出口的下壁面無(wú)縫連接，所述下壁面與所述斜切段的下出口壁面呈一定交角，該交角以15~20°為佳。

另一種改進(jìn)，優(yōu)選的所述控制孔的總面積不超過(guò)所述壁面面積的10%，所述控制孔的形狀可以為圓形、橢圓形、三角形、矩形等幾何形狀，出于加工簡(jiǎn)便，可采用圓形，如有散熱隔熱、隱身等特殊的需求，也可采用如橢圓形、三角形、矩形等幾何形狀。

另一種改進(jìn)，所述上控制孔與所述上靜壓腔連通，所述下控制孔與所述下靜壓腔連通。所述上靜壓腔與上控制閥連接，所述下靜壓腔與下控制閥連接。所述上控制閥與所述下控制閥包括但不限于錐形閥、滑板閥、球閥或其他形式能夠連續(xù)調(diào)節(jié)流量的閥門。所述流量控制閥都遠(yuǎn)離高溫燃?xì)?，不易發(fā)生燒蝕、變形。所述流量控制閥內(nèi)部及二次流的流道截面不發(fā)生突變，減少流體流經(jīng)閥門和二次流動(dòng)產(chǎn)生分離流動(dòng)而引起的壓力脈動(dòng)。所述流量控制閥在噴管每一側(cè)的數(shù)量可以為一個(gè)或多個(gè)，具體的數(shù)量由所需的閥門流通面積決定。優(yōu)選的，每側(cè)閥門的最大流通面積之和不應(yīng)小于該側(cè)控制孔總面積的一半。

所述楔形多控制孔式流體推力矢量噴管利用coanda效應(yīng)與流體的三維效應(yīng)產(chǎn)生連續(xù)可變的矢量推力。

所述楔形多控制孔式流體推力矢量噴管用于吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、非吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或涵道風(fēng)扇的噴口發(fā)動(dòng)機(jī)。

根據(jù)以上技術(shù)方案，該噴管工作原理為：在非矢量狀態(tài)下，所述上控制閥和下控制閥完全開(kāi)啟，所述上靜壓腔和下靜壓腔均分別與大氣連通。噴流從發(fā)動(dòng)機(jī)噴出，進(jìn)入所述收縮段，在高度方向上收縮，在展向上擴(kuò)張，使原本呈圓形截面的發(fā)動(dòng)機(jī)噴流轉(zhuǎn)為扁平形狀，并經(jīng)過(guò)所述斜切段，保持扁平的截面形狀。隨后噴流經(jīng)過(guò)所述斜掠coanda壁面上的所述控制孔，由于噴流與所述斜掠coanda壁面間產(chǎn)生了低壓，外界的空氣通過(guò)所述流量控制閥被吸入所述靜壓腔，穿過(guò)所述控制孔進(jìn)入噴流與所述壁面間的區(qū)域，使所述斜掠coanda壁面上的壓力升高，噴流保持離壁狀態(tài)，與所述上壁面和所述下壁面的間距相等，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即推力方向不變。

控制噴流下偏狀態(tài)下，與所述上靜壓腔相連的所述上控制閥開(kāi)啟，與所述下靜壓腔相連的所述下控制閥關(guān)閉。發(fā)動(dòng)機(jī)噴流噴出時(shí)，噴流與上壁面間產(chǎn)生了低壓。外界的空氣通過(guò)所述上控制閥被吸入所述上靜壓腔，穿過(guò)所述上控制孔進(jìn)入噴流與所述上壁面間的區(qū)域，使所述上壁面的表面壓力恢復(fù)，噴流保持離壁狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)噴流噴出時(shí)，噴流與下壁面間產(chǎn)生了低壓。由于所述下控制閥關(guān)閉，外界的空氣無(wú)法被吸入所述下靜壓腔，所述下靜壓腔保持低壓并使得所述下控制孔也保持低壓，所述下壁面表面壓力降低，吸附噴流向所述下壁面靠近，噴流向下偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向上的推力分量。

控制噴流上偏狀態(tài)下，與所述下靜壓腔相連的所述下控制閥開(kāi)啟，與所述上靜壓腔相連的所述上控制閥關(guān)閉。發(fā)動(dòng)機(jī)噴流噴出時(shí)，噴流與下壁面間產(chǎn)生了低壓。外界的空氣通過(guò)所述下控制閥被吸入所述下靜壓腔，穿過(guò)所述下控制孔進(jìn)入噴流與所述下壁面間的區(qū)域，使所述下壁面的表面壓力恢復(fù)，噴流保持離壁狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)噴流噴出時(shí)，噴流與上壁面間產(chǎn)生了低壓。由于所述上控制閥關(guān)閉，外界的空氣無(wú)法被吸入所述上靜壓腔，所述上靜壓腔保持低壓并使得所述上控制孔也保持低壓，所述上壁面表面壓力降低，吸附噴流向所述上壁面靠近，噴流向上偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向下的推力分量。

所述楔形多控制孔式流體推力矢量噴管實(shí)現(xiàn)推力矢量角連續(xù)控制的原理為：通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量控制閥的開(kāi)度，可以使所述上控制孔和所述下控制孔處的壓力差發(fā)生連續(xù)變化，導(dǎo)致主噴流兩側(cè)的壓力差連續(xù)變化，引起噴流與所述上壁面和所述下壁面的距離與夾角連續(xù)改變，從而實(shí)現(xiàn)推力矢量角的連續(xù)控制。斜掠的壁面與壁面上的控制孔產(chǎn)生了流動(dòng)的三維效應(yīng)，削弱了附壁流體的敏感性，避免了現(xiàn)有基于coanda效應(yīng)的流體推力矢量噴管常見(jiàn)的射流突然附壁、離壁和遲滯等不利于推力矢量控制的流動(dòng)現(xiàn)象。

本發(fā)明的一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管，與現(xiàn)有的流體推力矢量噴管相比，在氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)上都有創(chuàng)新。在氣動(dòng)方面，本發(fā)明提供的流體推力矢量噴管利用了流動(dòng)的三維效應(yīng)，即通過(guò)斜掠壁面、多控制孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生展向流動(dòng)，削弱了流體的敏感性，使推力矢量角能連續(xù)變化。同時(shí)本發(fā)明提供的流體推力矢量噴管后掠外形能夠加強(qiáng)外流與主噴流、二次流與主噴流的摻混，降低了排氣溫度，提高了噴管的隱身性能。

在結(jié)構(gòu)方面，本發(fā)明提供的流體推力矢量噴管利用控制孔引入二次冷流，控制孔的結(jié)構(gòu)不會(huì)隨溫度變化發(fā)生大的變形，且控制孔在制造時(shí)可直接在上下壁面上鉆出或沖出，與當(dāng)前的流體推力矢量噴管常用的狹縫結(jié)構(gòu)相比有剛度好、制造簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，并不易發(fā)生力變形，具有長(zhǎng)期使用可靠性和穩(wěn)定性?？刂贫瘟髁髁康拈y門連通外界氣體與靜壓腔，并且距離高溫噴流氣體較遠(yuǎn)，與噴管內(nèi)部的高溫燃?xì)夂蛧姽鼙诿?、收縮段等高溫部件均不直接連接，不會(huì)發(fā)生燒蝕，壽命長(zhǎng)，對(duì)材料的耐熱性要求低，長(zhǎng)期工作中穩(wěn)定性和可靠性高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的楔形多控制孔式流體推力矢量噴管一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的噴管的主視圖；

圖3是圖1的噴管（不包括收縮段）的俯視圖；

圖4是圖1的噴管（不包括收縮段）的側(cè)視圖；

圖5是圖1的噴管（不包括收縮段）的前視圖；

圖6是圖1的噴管（不包括收縮段）的后視圖；

圖7是圖1的噴管（不包括收縮段）的等軸測(cè)圖；

圖8是圖3的噴管（不包括收縮段）的a-a面剖視圖，圖中還顯示了噴流和二次流在斜切段和靜壓腔中的流動(dòng)情況；

圖9是一種可選的錐塞式流量控制閥（閥門開(kāi)啟狀態(tài)）示意圖，該流量控制閥為錐形，能夠減小閥門對(duì)二次流的擾動(dòng)和阻力。本發(fā)明涉及的流量控制閥包括但不限于圖9的閥門結(jié)構(gòu)；

圖10是圖9錐塞式流量控制閥（閥門關(guān)閉狀態(tài)）示意圖；

圖11是噴流不偏轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生推力矢量的狀態(tài)圖；

圖12是噴流上偏的狀態(tài)圖；

圖13是噴流下偏的狀態(tài)圖；

圖14是閥門開(kāi)度變化量與推力矢量角的關(guān)系。

在附圖中：1-收縮段、2-斜切段、3-上控制閥、4-下控制閥、5-上靜壓腔、6-下靜壓腔、7-壁面、8-下壁面、9-上控制孔、10-下控制孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明提出的一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“左側(cè)”、“右側(cè)”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本實(shí)施例中采用的具體尺寸只是為了舉例說(shuō)明技術(shù)方案，并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1至8所示，一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管，包括收縮段1、斜切段2、流量控制閥、靜壓腔、斜掠coanda壁面、控制孔。流量控制閥包括上控制閥3和下控制閥，靜壓腔包括上靜壓腔5和下靜壓腔6，斜掠coanda壁面包括上壁面7和下壁面8，控制孔包括上控制孔9和下控制孔10。收縮段1和斜切段2相連接。上控制閥3和下控制閥安裝在斜切段2的一端，上壁面7和下壁面8位于斜切段2的另一端。上控制孔9設(shè)置在上壁面7，下控制孔10設(shè)置在上壁面7，上控制孔9和下控制孔10相對(duì)設(shè)置。通過(guò)控制流量控制閥的開(kāi)度改變靜壓腔內(nèi)的壓強(qiáng)，從而改變控制孔的壓強(qiáng)和斜掠coanda壁面上的靜壓，使發(fā)動(dòng)機(jī)噴流與壁面的距離改變，導(dǎo)致噴流與對(duì)稱軸線的夾角改變，產(chǎn)生矢量角連續(xù)可變的矢量推力。

如圖2所示，各部分相互的位置關(guān)系如下：收縮段1出口與斜切段2入口密封連接，斜切段2出口與上壁面7和下壁面8無(wú)縫連接，上、下壁面7、8的安裝完全對(duì)稱。上壁面7與斜切段2的上側(cè)外壁、斜切段2的左右側(cè)壁共同組成上靜壓腔5；下壁面8與斜切段2的下側(cè)外壁、斜切段2的左右側(cè)壁共同組成下靜壓腔6。上、下靜壓腔5、6分別安裝有上、下控制閥3、4。在上、下壁面7、8上靠近斜切段2出口的位置，開(kāi)設(shè)有一排或數(shù)排控制孔，控制孔為通孔，連通靜壓腔與噴流；上壁面7上的控制孔為上控制孔9，下壁面8上的控制孔為下控制孔10。收縮段1入口為圓形，入口用于與發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口相連，收縮段1的出口為矩形。比如，吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、非吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或涵道風(fēng)扇的噴口。

如圖3至7所示，斜切段2由一個(gè)截面積不變的空心管道經(jīng)過(guò)斜切形成，斜切段2的入口與收縮段1的出口形狀相同、尺寸相等，斜切段2的出口斜切，切角與展向軸線的夾角即后掠角在45°到60°范圍內(nèi)。上壁面7為平面或圓弧形的壁板，比如四邊形平板，與斜切段2出口的上壁面7無(wú)縫連接，上壁面7與斜切段2的上出口壁面呈一定交角。下壁面8為平面或圓弧形的壁板，比如四邊形平板，與斜切段2出口的下壁面8無(wú)縫連接，下壁面8與斜切段2的下出口壁面呈一定交角。

為了達(dá)到更好的效果，控制孔的總面積不超過(guò)壁面面積的10%，控制孔的形狀可以為圓形、橢圓形、三角形、矩形等幾何形狀，出于加工簡(jiǎn)便，可采用圓形，如有散熱隔熱、隱身等特殊的需求，也可采用如橢圓形、三角形、矩形等幾何形狀。

如圖8所示，上控制孔9與上靜壓腔5連通，下控制孔10與下靜壓腔6連通。上靜壓腔5與上控制閥3連接，下靜壓腔6與下控制閥4連接。如圖9和10所示，上控制閥3與下控制閥4采用錐塞閥形式進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，也可采用其它錐形閥，或者滑板閥、球閥或其他形式能夠連續(xù)調(diào)節(jié)流量的閥門，但是要求閥門不會(huì)產(chǎn)出壓力脈動(dòng)。流量控制閥都遠(yuǎn)離高溫燃?xì)?，不易發(fā)生燒蝕、變形。流量控制閥內(nèi)部及二次流的流道截面不發(fā)生突變，減少流體流經(jīng)閥門和二次流動(dòng)產(chǎn)生分離流動(dòng)而引起的壓力脈動(dòng)。流量控制閥在噴管每一側(cè)的數(shù)量可以為一個(gè)或多個(gè)，具體的數(shù)量由所需的閥門流通面積決定，為了達(dá)到更好的效果，每側(cè)閥門的最大流通面積之和不應(yīng)小于該側(cè)控制孔總面積的一半。

本發(fā)明中，楔形多控制孔式流體推力矢量噴管利用coanda效應(yīng)與流體的三維效應(yīng)產(chǎn)生連續(xù)可變的矢量推力。

如圖11所示，上述一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管，在非矢量狀態(tài)下，上控制閥3和下控制閥4完全開(kāi)啟，上靜壓腔5和下靜壓腔6均分別與大氣連通。噴流從發(fā)動(dòng)機(jī)噴出，進(jìn)入1收縮段，在高度方向上收縮，在展向上擴(kuò)張，使原本呈圓形截面的發(fā)動(dòng)機(jī)噴流轉(zhuǎn)為扁平形狀，并流經(jīng)2斜切段，保持扁平的截面形狀。隨后噴流經(jīng)過(guò)上壁面7和下壁面8上的上控制孔9和下控制孔10，由于噴流與壁面間產(chǎn)生了低壓，外界的空氣通過(guò)上控制閥3和下控制閥4分別被吸進(jìn)上靜壓腔5和下靜壓腔6，通過(guò)上控制孔9和下控制孔10分別進(jìn)入噴流與上壁面7和下壁面8間的區(qū)域，使壁面上的壓力升高，噴流與上壁面7和下壁面8的間距相等，保持離壁狀態(tài)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，推力方向不變。同時(shí)外界空氣經(jīng)過(guò)控制孔、噴管的后緣，產(chǎn)生三維流動(dòng)，與噴流發(fā)生摻混，降低噴流的溫度，提高了紅外隱身性能。

如圖12所示，當(dāng)控制噴流上偏時(shí)，與上靜壓腔5相連的上控制閥3關(guān)小，與下靜壓腔6相連的下控制閥4全開(kāi)。當(dāng)噴流經(jīng)過(guò)下壁面8的下控制孔10，由于噴流與擴(kuò)張的下壁面8間產(chǎn)生了低壓，外界的空氣通過(guò)下控制閥4被吸入下靜壓腔6，通過(guò)下控制孔10進(jìn)入噴流與下壁面8間的區(qū)域，使下壁面8上的壓力升高，噴流保持離壁狀態(tài)。而噴流經(jīng)過(guò)上壁面7的上控制孔9時(shí)，由于上控制孔9的壓力降低，導(dǎo)致與之連通的上靜壓腔5壓力降低，而關(guān)小的上控制閥3使吸入上靜壓腔5的外界氣體流量減小，使上靜壓腔5的壓力低于下靜壓腔6，導(dǎo)致上控制孔9的壓力小于下控制孔10，使上壁面7的壓力小于下壁面8，吸附噴流與上壁面7靠近，從而噴流上偏，產(chǎn)生向下的推力分量。

如圖13所示，當(dāng)控制噴流下偏時(shí)，與上靜壓腔5相連的上控制閥3全開(kāi)，與下靜壓腔6相連的下控制閥4關(guān)小。當(dāng)噴流經(jīng)過(guò)上壁面7上的上控制孔9，由于噴流與擴(kuò)張的上壁面7間產(chǎn)生了低壓，外界的空氣通過(guò)上控制閥3被吸入上靜壓腔5，通過(guò)上控制孔9進(jìn)入噴流與上壁面7間的區(qū)域，使上壁面7上的壓力升高，噴流保持離壁狀態(tài)。而噴流經(jīng)過(guò)下壁面8的下控制孔10時(shí)，由于下控制孔10的壓力降低，導(dǎo)致與之連通的下靜壓腔6壓力降低，而關(guān)小的下控制閥4使吸入下靜壓腔6的外界氣體流量減小，使下靜壓腔6的壓力低于上靜壓腔5，導(dǎo)致下控制孔10的壓力小于上控制孔9，使下壁面8的壓力小于上壁面7，吸附噴流與下壁面8靠近，從而噴流下偏，產(chǎn)生向上的推力分量。

通過(guò)控制上控制閥3和下控制閥4開(kāi)度的連續(xù)變化，可以使吸入上控制閥3和下控制閥4的外界空氣的流量連續(xù)改變，使上靜壓腔5和下靜壓腔6內(nèi)的靜壓連續(xù)改變，引起上控制孔9和所述下控制孔10處的壓力差發(fā)生連續(xù)變化，即噴流兩側(cè)的壓力差發(fā)生連續(xù)變化，引起噴流與上壁面7和下壁面8的距離連續(xù)改變，產(chǎn)生連續(xù)可變的推力矢量角。

對(duì)上述的一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

所述噴管具體參數(shù)為：電動(dòng)涵道風(fēng)扇作為動(dòng)力源，噴流的速度約40~60m/s。收縮段出口的寬高比14。噴管上、下壁面的后掠角45°，壁面沿氣流方向的擴(kuò)張角為17°。上下壁面的前緣各有64個(gè)圓形控制孔，每側(cè)控制孔的面積與該側(cè)壁面面積之比為7.7%，每側(cè)各有一個(gè)錐塞式流量控制閥，最大通氣面積與該側(cè)控制孔面積的比為1：1。該實(shí)施例所述的噴管參數(shù)為低速噴流條件下之優(yōu)選，對(duì)于不同設(shè)計(jì)工況的噴管，其參數(shù)可以在本專利所述的范圍內(nèi)進(jìn)行修改，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，對(duì)噴管參數(shù)、控制閥門形式和數(shù)量作出的改動(dòng)均屬本專利保護(hù)范圍。

本次驗(yàn)證中，所述的噴管推力矢量角的控制規(guī)律為：

y=22.5x3+0.35x2+0.18x…………..(0%<x<+80%)

y=-73.1x2+143.7x-56.3……………(+80%<x<+100%)

y=73.1x2+143.7x+56.3……………(-80%>x>-100%)

其中閥門完全打開(kāi)時(shí)的s0為通氣面積，sv為閥門實(shí)際開(kāi)啟的面積，x為閥門開(kāi)度變化量，x=（s0-sv）/s0*100%，y為推力矢量角。

噴管的控制規(guī)律曲線見(jiàn)圖14，橫坐標(biāo)x表示閥門開(kāi)度變化量，縱坐標(biāo)y表示推力矢量角。x為0，表示上控制閥3和下控制閥4完全開(kāi)啟；x為正，表示下控制閥4保持完全開(kāi)啟，上控制閥3關(guān)小，當(dāng)x為+100%時(shí)，上控制閥3完全關(guān)閉，推力矢量角上偏達(dá)到最大值；x為負(fù)，表示上控制閥3完全開(kāi)啟，下控制閥4關(guān)小，當(dāng)x為-100%時(shí)，下控制閥4完全關(guān)閉，推力矢量角下偏達(dá)到最大值。

在0~±80%范圍內(nèi)，控制曲線近似為三次曲線；當(dāng)x超過(guò)±80%后，控制曲線趨緩，為二次曲線，最大推力矢量角達(dá)到14°。

圖14所示的控制規(guī)律曲線1僅為本發(fā)明的一種楔形多控制孔式流體推力矢量噴管一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到的，由多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到，描述了推力矢量角與閥門開(kāi)度變化量的對(duì)應(yīng)關(guān)系的一種大致趨勢(shì)。曲線2為現(xiàn)有其他形式的基于coanda效應(yīng)的流體推力矢量噴管的一個(gè)實(shí)例，與本發(fā)明涉及的噴管相比，其控制存在推力矢量角發(fā)生突跳和嚴(yán)重的滯回。本發(fā)明解決了基于coanda效應(yīng)的流體推力矢量噴管推力矢量角突跳和滯回問(wèn)題，具有更好的工程實(shí)用性。

基于對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)該清楚，由所附的權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明并不僅僅局限于上面說(shuō)明書(shū)中所闡述的特定細(xì)節(jié)，未脫離本發(fā)明宗旨或范圍的對(duì)本發(fā)明的許多顯而易見(jiàn)的改變同樣可能達(dá)到本發(fā)明的目的。