推力矢量技术的技术分类

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70年代中期,德国MBB公司的飞机设计师沃尔夫岗·赫尔伯斯提出利用控制发动机尾喷流的方向来提高飞机的机动能力。1985年美国国防预研局和MBB公司联合进行了可行性研究,1990年3月,美国Rockwell公司、Boeing公司和德国MBB公司共同研制的在发动机尾喷口装有可改变推力方向的3块碳纤维复合材料舵面的试验验证飞机X-31出厂,并进行了试飞,其舵面可相对发动机轴线偏转±10°,在迎角为70°时仍能操作自如,并具有过失速机动能力(1,2)。

从1993年11月-1994年年底,在X-31与F-18之间进行了一系列的模拟空战,在X-31飞机不使用推力矢量技术与F/A-18飞机同向并行开始空中格斗的情况下,16次交战中F-18赢了12次;而在X-31使用推力矢量技术时66次交战X-31赢了64次[3]。此外,美国在F-14和F-18上分别安装折流板进行了试验。 二元矢量喷管是飞机的尾喷管能在俯仰和偏航方向偏转,使飞机能在俯仰和偏航方向上产生垂直于飞机轴线附加力矩,因而使飞机具有推力矢量控制能力。二元矢量喷管通常是矩形的,或者是四块可以配套转动的调节板。二元矢量喷管的种类有:二元收敛-扩散喷管(2DCDN)、纯膨胀斜坡喷管(SERN)、二元楔体式喷管(2DWN)、滑动喉道式喷管(STVN)和球面收敛调节片喷管(SCFN)等。

通过研究证实,二元矢量喷管易于实现推力矢量化。在80年代末,美国两架预研战斗机YF-22/F119和YF-23/F120均采用了这种矢量喷管。

二元矢量喷管的缺点是结构比较笨重,内流特性较差。 实现流场推力矢量控制有多种途径,目前研究的有以下方式:

1)喷流推力矢量控制

以气流经喷管扩散段的一个或多个喷射孔射入,强迫主气流附靠到喷射孔对侧的壁面上流动,从而产生侧向力;

2)反流推力矢量控制

在喷管出口截面的外部加一个外套,形成反向流动的反流腔道,在需要主流偏转时,启动抽吸系统形成负压,使主气流偏转产生侧向力;

3)机械/流体组合式推力矢量控制

在距喉道一段距离处,装有一个或多个长度相当于喉道直径15%-35%的可转动的小型气动调节片,由伺服机构控制转动,并可在非矢量状态时缩进管壁,通过调节片的扰流使气流偏转,产生侧向力 这几种推力矢量装置中,折流板方案只在X-31、F-14、F-18等飞机上做了试验验证,说明推力矢量控制飞机是有效用的,没有被后来发展的推力矢量技术方案所采用。二元矢量喷管研究最早,技术也最为成熟,已经为F-22等飞机所采用。轴对称推力矢量喷管的研究稍晚于二元矢量喷管,但发展较快,己被SU-35、SU-37所采用。比较而言,轴对称矢量喷管比二元矢量喷管功能更为优越,技术难度更大,所以现在各国的研究发展重点已经转移到了轴对称矢量喷管上。流场推力矢量喷管则因为研究较晚,仍在研究探索阶段,离实用尚有一段距离,但将是最有前途推力矢量喷管。

为什么运输机还在用二战时期的螺旋桨,不用喷气发动机?

11月7日15时12分,谷神星一号运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功首飞,并顺利将天启星座十一星送入预定轨道。

谷神星一号运载火箭是星河动力装备科技有限公司研制的一款小型固体商业运载火箭,可满足近地轨道微小型卫星发射需求。

值得一提的是,这是星河动力公司实施的首次发射任务,也是中国民营商业火箭首次进入500km太阳同步轨道,是中国商业航天的又一次重大突破。

此次搭载并发射的天启星座十一星是天启物联网星座的组成部分,主要用于提供数据采集传输服务。此外,本次发射也是垂直自瞄准、矢量固体推力控制等技术在民营商业运载火箭上的首次应用

从发射的视频中可以看到,执行本次发射任务的是一枚黑色的火箭,这在以往的发射当中是没有的。那么,这型火箭还有什么特别之处呢?

这一次执行发射任务的是谷神星一号运载火箭,采用了通体黑色的涂装。除此之外,整个箭体从头到尾呈设计成杆状,让它看起来更加与众不同。

谷神星一号运载火箭研发总监刘百奇:它是没有任何翅膀的一个火箭,像一根铅笔。这个火箭它的飞行控制没有翼,没有空气的舵,是靠改变发动机推力的方向来控制飞行的方向,这样的火箭好处(是)它会飞得更稳。

尽管这型火箭没有翼和舵,但它所采用的矢量变推力发动机给它提供了足够的飞行动力,可以按照预定的飞行轨道进行方向控制。这也是谷神星一号的另一个设计亮点。

它的发动机的尾喷管是可以摆动的,通过发动机尾喷管的摆动,就可以很准确去控制火箭的姿态。所以在这种情况下,火箭的控制力会更大,控制的力矩会更大,它的可靠性和安全性也会更高

除了动力上的创新设计,这型火箭还成功将卫星送入了距离地面500公里的轨道,这也是目前民营火箭发射的最高轨道。这对于民营火箭来说,不仅能力有了提升,也为后续发展奠定了更多信心。

刘百奇说:我们第一次选择的门槛是一个500公里的太阳同步轨道,这是商业卫星标准的一个作业轨道。目前众多民营卫星公司发射的微小型卫星,从10公斤到200公斤这个范围卫星,选择的轨道基本上都是在太阳同步轨道,高度在500公里到700公里范围之间。

这型火箭的多项创新,提高了可靠性的同时,使它具备了24小时快速发射的能力。这样一来,可以发射更多的低轨卫星,通过与北斗卫星的相互配合,从而进一步提升导航的精度

据了解,谷神星一号运载火箭从动力系统到控制系统等一系列关键技术,都是自主设计和研发的,具有完全自主知识产权。对于一款民营火箭来说,自主就意味着掌握了主动权,可以根据客户的发射需求打造定制化火箭。

谷神星一号运载火箭研发总监刘百奇:因为通过自主设计,我们就能够从市场出发,可以分析市场上最需要的火箭是什么样子的,我们结合自己的设计能力,设计一个更符合市场需求,更满足客户需求的火箭,能够提升它的性能,降低它的成本。

除了快速发射和经济性的优点以外,未来随着低轨导航卫星发射需求的不断增多,在卫星形成网络后可以与我国的北斗系统相结合,进一步提升导航精度。

通过两个网的信号差分增强,来实现整个地面终端定位精度的一个大幅度提升,现在北斗已经能分清主路,辅路能分清,但是如果到了这种厘米级、分米级定位精度,能够分清我们是否压到马路牙子上面,定位精度是非常高的。

首先:此螺旋桨非彼螺旋桨。二战时期的螺旋桨发动机用的的是活塞气缸发动机,原理是通过活塞在气缸水往复供功为螺旋桨提供动力,和你的车基本一至。而现在的螺旋桨飞机用的是涡轮螺旋桨发动机,是用燃气轮机喷射高压燃气带动螺旋桨做功为螺旋奖提供动力。涡轮螺旋桨发动机(以下简称涡桨发动机)相比活塞发动机拥有功率大,起动快,负载大的优点。相比涡扇动机(喷气机)具有省油,耐用和适应性强的优点。他虽然不如涡扇发动机的功率大但省油,航程远,皮实耐用,不挑环境,更适合简易跑道甚至土跑道也能起降。涡扇发动机通常装备超大型战略运输机和轰炸机上。这机的机型主要起降地点是相对后方或二线等查对安全的机场,有充足的跑道和安全保障。而还有一种运输机叫战术运输机。他是为战术级目的研制的,,通常是在一线战场进行战术级任务而研制。这样的机场通常只有简易跑道,甚至临时修建的跑道或公路。所以涡桨发动机的优势就出来了。总之没有好不好,只有用途不一样罢了。如果说涡扇发动机是超跑的话,涡桨就是皮卡。干什么活用什么东西而已。

其次:问题是二战时的螺旋桨的动力是活塞发动机带动的,现在普遍是涡桨发动机来带动螺旋桨,螺旋桨也进行了优化设计,已经和二战时的动力水平差距非常大了用喷气发动机的运输机有美国C17,中国运20,但也有用螺旋桨的运输机如运八运九,作为运输机,不追求机动性,速度,当然大负载的用途,用啥发动机也追求不了,反而可靠性,燃油经济性才是主要考量方向,这样说来,对同运量运输机来说,螺旋桨并不代表落后,当然螺旋桨一般用于中小型运输机,大型运输机基本使用喷气发动机,是由于喷气发动机有更大的输出功率。

现在的螺旋桨和二战时期的螺旋桨发动机是不一样的,现在的发动机虽然还是螺旋桨,但是驱动螺旋桨的是涡桨发动机,就是相当于燃气轮机的核心机直接带着螺旋桨转,没有外气道了。

二战时期的螺旋桨还是活塞发动机,基本结构就是汽车发动机一类的。

运输机和战斗机不同,对速度和机动性不需要那么高,反倒是对航程和稳定性要求比较高,螺旋桨发动机的燃油经济性更好,稳定性也更好,另外还有一个很重要的因素是运输机经常要在非常恶劣的环境下起降,例如简易机场,起降过程中会扬起大量沙尘,螺旋桨发动机的适应性更强一些。最后说一点:形式未必代表落后,推进方式就那么几种,形式虽相同,但技术水平完全不在一个档次上。公元前用的马车车轮是圆的,现在汽车车轮也还是圆的。螺旋桨发动机有很好的低速性能和高的燃油效率,在特定机种上面是不可能淘汰的,但发动机早就由过去的活塞式变成现在的涡桨式了。

现在的是涡桨发动机,本质上是喷气式的一种,跟二战的活塞发动机完全不同。涡桨发动机油耗低,滞空时间长,速度低,适合运输机远程投放人员物资。而战斗机追求推力和速度用涡扇发动机。

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  • 左丘鹏志的头像
    左丘鹏志 2026年04月14日

    我是精诚号的签约作者“左丘鹏志”

  • 左丘鹏志
    左丘鹏志 2026年04月14日

    本文概览:网上有关“推力矢量技术的技术分类”话题很是火热,小编也是针对推力矢量技术的技术分类寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。 70...

  • 左丘鹏志
    用户041402 2026年04月14日

    文章不错《推力矢量技术的技术分类》内容很有帮助