1.一种具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,包括气动转向段以及机械转向段;其中:所述的气动转向段,包括轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管与过渡段;所述的机械转向段,包括两段筒体和两个轴承,所述的两段筒体分别为筒体A、筒体B;两个轴承分别为轴承A、轴承B;沿着流体流向,筒体A、轴承A、筒体B、轴承B、过渡段、轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管的进口顺序连接;过渡段实现筒体B出口到轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管进口的连续过渡;筒体A的进口端与发动机涡轮出口或加力燃烧室出口连接固定,而筒体B则能够相对筒体A绕着轴承A转动;轴承A所在截面与筒体A的轴线相垂直;轴承B所在截面与筒体A的轴线存在着夹角α,α的取值范围为15°≤α≤45°;气动转向段能够相对筒体B绕着轴承B转动;在垂直起降模态下,通过气动转向段、机械转向段的协同作用,从轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管的出口排出的气流能够实现气流偏转的效果;平飞模态下,机械转向段和气动转向段轴线共线,轴承B所在平面的法线、轴承B所在平面的法线与筒体A的轴线均在水平平面内;从轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管出口喷出的气流产生偏转仅仅依赖于轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管在一喉道位置处所施加的扰动,且气流产生的偏转存在于俯仰和偏航两个方向;在模态切换过程中和悬停状态下,筒体B相对筒体A旋转、过渡段相对筒体B旋转,且筒体B相对筒体A的转向与过渡段相对筒体B的转向相反;气动转向段通过轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管俯仰方向的控制作用,实现整个排气系统升力、推力和矢量角这些关键参数的连续变化;通过轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管偏航方向的控制作用,实现飞行器的稳定悬停或者姿态纠正;模态切换过程指平飞模态向垂直起降模态切换或者垂直起降模态向平飞模态转换。
2.根据权利要求1所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,在垂直起降模态下,通过气动转向段、机械转向段的协同作用,从轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管的出口排出的气流能够实现气流偏转角度为95°。
3.根据权利要求1所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,筒体A的进口端、出口端的截面形状均为圆形;筒体B紧靠进口端的筒体截面形状沿流向呈圆形设置,而紧靠出口端的筒体截面形状则为椭圆形,且紧靠出口端的筒体斜切的截面为圆截面,以能够与轴承B相配合。
4.根据权利要求1所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,过渡段紧靠进口端的部分沿流向的截面为椭圆形,且过渡段紧靠进口端的部分斜切的截面为圆截面,以与轴承B相配合;过渡段的出口端与轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管相配合,且所述喉道偏移式气动矢量喷管的内型面为典型轴对称/准轴对称双喉道结构。
5.根据权利要求1所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,轴承B所在截面与发动机轴线为夹角α,轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管在一喉道位置处采用机械扰动时能够产生最大矢量角β,夹角α、矢量角β满足:80°≤2α+β≤105°。
6.根据权利要求5所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,夹角α、矢量角β满足:90°≤2α+β≤100°,此时:15°≤β≤20°,35°≤α≤42.5°。
7.根据权利要求1所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,在模态切换过程中和悬停状态下,筒体B相对筒体A旋转的角速度是过渡段相对筒体B旋转角速度的二分之一,以实现筒体A、筒体B及气动转向段均在竖直平面内运动。
8.根据权利要求1所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,筒体B紧靠进口位置处筒体的圆截面面积A 2in 和紧靠出口位置处的椭圆形截面的面积A 2out 满足:A 2in ≤A 2out /(cosβ-δ),其中,δ为修正系数,取值为0.02~0.06;β为轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管在一喉道位置处采用机械扰动时能够产生的最大矢量角,当β=40°时,δ取值为0.04~0.05;筒体B紧靠出口位置处的椭圆形截面的长轴a和短轴b满足:a=b/cosβ,且0.5×a×b=A 2out 。
9.根据权利要求1所述的具有短距/垂直起降功能的机械-气动复合式矢量喷管,其特征在于,轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管的进口面积为轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管的一喉道面积的2.5倍以上;筒体B的圆截面面积A 2in 为90%-110%的轴对称/准轴对称喉道偏移式气动矢量喷管的一喉道面积。