Thrust vector control (UVT) for en jetmotor er afvigelsen af motorens jetstrøm fra den retning, der svarer til cruising -tilstanden.
På nuværende tidspunkt udføres trykvektorstyring hovedsageligt ved at dreje hele dysen eller en del af den.
De første eksperimenter relateret til den praktiske implementering af en variabel trykvektor på fly går tilbage til 1957 og blev udført i Storbritannien som en del af et program til at skabe et kampfly med lodret start og landing . Prototypen, betegnet R.1127, var udstyret med to 90° roterende dyser placeret på siderne af flyet på tyngdepunktslinjen, som gav bevægelse i lodret, overgangs- og vandret flyvetilstand. Den første flyvning af R.1127 fandt sted i 1960, og i 1967 blev det første serielle Harrier VTOL-fly skabt på dets grundlag .
Et væsentligt skridt fremad i udviklingen af motorer med en variabel trykvektor inden for rammerne af VTOL-programmer var oprettelsen i 1987 af den sovjetiske supersoniske VTOL Yak-141 . Det vigtigste kendetegn ved dette fly var tilstedeværelsen af tre motorer: to løftende og en løftende midt på flyvningen med en roterende dyse placeret mellem halebommene. Det tredelte design af lift-hovedmotordysen gjorde det muligt at dreje ned fra en vandret position med 95 °.
Udvidelse af manøvreegenskaberSelv under arbejdet på R.1127 bemærkede testerne, at brugen af en afbøjelig trykvektor under flyvning i nogen grad letter manøvreringen af flyet. Men på grund af det utilstrækkelige niveau af teknologisk udvikling og prioriteringen af VTOL-programmer, blev seriøst arbejde med at øge manøvredygtigheden på grund af OBT først udført i slutningen af 1980'erne.
I 1988 blev der på basis af F-15 B jagerflyet skabt et forsøgsfly med motorer med flade dyser og trykvektorafvigelse i det lodrette plan. Resultaterne af testflyvningerne viste den høje effektivitet af OBT til forbedring af flyets kontrollerbarhed ved mellemstore og høje angrebsvinkler .
Omkring samme tid blev en motor med en aksesymmetrisk afbøjning af en dyse med cirkulær sektion udviklet i Sovjetunionen , som arbejde blev udført parallelt med arbejde på en flad dyse med en afbøjning i et lodret plan. Da installationen af en flad dyse på en jetmotor er forbundet med et tab på 10-15% af drivkraften, blev der givet fortrinsret til en rund dyse med en aksesymmetrisk afvigelse, og i 1989 den første flyvning af Su-27 jagerflyet med en eksperimentel motor fandt sted.
Skemaet med strømningsafbøjning i den subsoniske del er kendetegnet ved sammenfaldet af den mekaniske afbøjningsvinkel med den gasdynamiske vinkel. For et skema med kun afvigelse i den supersoniske del adskiller den gasdynamiske vinkel sig fra den mekaniske.
Udformningen af dysekredsløbet vist i fig. 1a , skal have en ekstra samling, der giver afbøjningen af dysen som helhed. Diagram af en dyse med flowafbøjning kun i den supersoniske del i fig. 1b faktisk ikke har nogen specielle elementer til at sikre afvigelsen af trykvektoren. Forskellene i driften af disse to skemaer er udtrykt i det faktum, at for at give den samme effektive afbøjningsvinkel af trykvektoren kræver skemaet med en afbøjning i den supersoniske del store styremomenter .
De præsenterede ordninger kræver også løsning af problemerne med at sikre acceptable vægt- og størrelsesegenskaber, pålidelighed , ressource og hastighed.
Der er to trykvektorkontrolskemaer:
Højeffektiv trykvektorstyring kan opnås ved hjælp af gasdynamisk trykvektorstyring ( GUVT ) på grund af den asymmetriske tilførsel af styreluft til dysevejen .
Den gasdynamiske dyse bruger en "jet"-teknik til at ændre dysens effektive område og afbøje trykvektoren , mens dysen ikke er mekanisk justerbar. Denne dyse har ikke varme, højt belastede bevægelige dele , den passer godt til flydesignet , hvilket reducerer sidstnævntes masse.
De ydre konturer af den faste dyse kan let passe ind i flyets konturer , hvilket forbedrer egenskaberne ved designets lave synlighed . I denne dyse kan luft fra kompressoren ledes til injektorerne i den kritiske sektion og i den ekspanderende del for henholdsvis at ændre den kritiske sektion og styre trykvektoren.
På MAI blev der udført eksperimentelt arbejde med trykvektorstyring på grund af samspillet mellem "billig" atmosfærisk luft med hovedstrålen. På grund af omfordelingen af luften, der udstødes gennem sidekanalerne, afbøjes motorens hovedstråle (fig. 2b) . Små modelprøver af enheder blev udviklet og testet under anvendelse af fastbrændselsgasgeneratorer som kilder til komprimeret gas (fig. 2). Ventiler (3, 4 i fig. 2) med elektromagnetisk styring blev installeret i sidekanalerne på den flade ejektor forbundet med atmosfæren . Gastemperaturen i gasgeneratoren var 2600 K, arbejdstrykket var op til 5..7 MPa . Udviklet kontrolleret tryk 1,0 kN . Tiden for at skifte trækkraften fra en yderposition til en anden oversteg ikke 0,02 s. Den specifikke effekt af styresignalet pr. trykenhed var ikke mere end 0,05...0,7 W/kgf .
De udførte tests viste muligheden for at afbøje trykvektoren i vinkler på ±20°, når strålen klæber til sidevæggen af ejektordysen.
CIAM udførte indledende undersøgelser af en fysisk og matematisk model af en dyse med gasdynamisk styring af motorens trykvektor til et træningsfly (TCA) i en 2D - formulering. I en turbofanmotor til CTF , tilstedeværelsen af et andet kredsløb med komprimeret og relativt kold luft, letter fraværet af behovet for at kontrollere strømningssektionerne implementeringen af konceptet med en dyse med gasdynamisk trykvektorstyring.
I den undersøgte dyse er udløbskanalen i det andet kredsløb opdelt af langsgående skillevægge i fire sektorer med luftstrømsreguleringsanordninger installeret ved indløbet til hver sektor. Denne dyse i den aksiale strømningstilstand er en dyse af ejektortypen med en "flydende" væg (fig. 4) , men i den kommer den udstødte luft ikke fra atmosfæren, men fra ventilatoren, derfor har den en ret højt tryk. Væggen på den primære kredsløbsdyse rives umiddelbart bagved dens kritiske sektion, så gasstrålen, der kommer ud fra den, udvider sig og reducerer konstant arealet af den sekundære kredsløbsstråle mod udgangen (forskellen på blæseren er næsten kritisk).
For de accepterede værdier af parametrene i denne tilstand kan kvaliteten af den overvejede variant være højere end med en separat udstrømning. Dette er muligt på grund af udskiftning af to friktionsflader (en del af den indvendige væg af sekundærkredsløbsdysen og ydervæggen af den oversoniske del af primærkredsløbsdysen) med en "flydende" væg samt på grund af justeringen af hastighedsfeltet ved udgangen på grund af delvis blanding af strømninger. Derudover kan et sådant dyseskema give forbedret flow af blæserarbejdslinjen ved gasspjældstilstande.
For at opnå den maksimale flowafbøjning er en sektor ( 2 i fig. 4 ) af den sekundære lufttilførsel fuldstændig blokeret. Som et resultat fordobles flowet gennem den anden sektor ( 1 ) (for 2D-versionen).
Jetafbøjning skyldes:
I øjeblikket arbejdes der på en 3D-version af sådan en dyse og en dyse, der bruger atmosfærisk luft. Ifølge foreløbige estimater er dyseskemaerne under overvejelse i stand til at give en effektiv trykvektorafbøjningsvinkel på ±20°.
Designet af jetdyser er kendetegnet ved en række kraft- og gasdynamiske ordninger.
Lad os overveje et design, der bruger en ekspanderende supersonisk del af dysen for at skabe en lateral trykkraft. Til dette formål skiftes dysens udløbsklokke til overekspansionstilstand, og åbninger åbnes på en af siderne af dysen, på dens sideflade, for at få adgang til atmosfærisk luft. I dette tilfælde klæber strålen fra motoren til den modsatte side af dysen.
Skemaet og princippet for drift af jetdysen er vist i fig. 5 og fig. 6 .
Dannelsen af kontrolstyrker er tilvejebragt af følgende rækkefølge af operationer.
For at skabe kontrolkræfter i en motor med en supersonisk dyse, kan du lidt ændre den supersoniske del af en eksisterende dyse. Denne relativt ukomplicerede modernisering kræver en minimumsændring i hoveddelene og samlingerne af den originale, almindelige dyse.
Ved design kan de fleste (op til 70%) af komponenterne og dele af dysemodulet muligvis ikke ændres: fastgørelsesflangen til motorhuset, hoveddelen, de vigtigste hydrauliske drev med fastgørelsespunkter, håndtag og beslag , samt som kritiske sektionsdøre. Udformningen af overbygninger og afstandsstykker i den ekspanderende del af dysen ændres, hvis længde øges, og i hvilke huller med roterende dæmpere og hydrauliske drev blev lavet . Derudover ændres designet af de ydre klapper, og de pneumatiske cylindre til dem erstattes af hydrauliske cylindre , med et arbejdstryk på op til 10 MPa (100 kg / cm 2 ).
Afbøjelig trykvektor ( OVT ) er en funktion af dysen , der ændrer retningen af jetstrømmen. Designet til at forbedre flyets præstationsegenskaber . Justerbar jetdyse med afbøjelig trykvektor - en enhed med variabel, afhængigt af motorens driftstilstande, dimensionerne af de kritiske og udløbssektioner, i hvis kanal gasstrømmen accelereres for at skabe jet-tryk og mulighed for afbøjning trykvektoren i alle retninger.
I øjeblikket betragtes trykvektorafbøjningssystemet som et af de væsentlige elementer i et moderne kampfly på grund af den betydelige forbedring i flyve- og kampkvaliteter på grund af dets brug. Spørgsmålene om modernisering af den eksisterende flåde af kampfly, der ikke har OVT, undersøges også aktivt ved at udskifte motorer eller installere OVT-enheder på standardmotorer. Den anden version blev udviklet af en af de førende russiske producenter af turbojetmotorer - Klimov-firmaet, som også producerer verdens eneste serielle dyse med en vinkelafvigelse af trykvektoren til installation på RD-33-motorer (familie af MiG) -29 jagerfly) og AL-31F (krigere af mærket Su).
Kampfly med trykvektorkontrol:
Med aksesymmetrisk afvigelse af trykvektoren