Регулируемое сверхзвуковое сопло газотурбинного двигателя

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения, в частности к конструкции сопла газотурбинного двигателя, преимущественно для высокоманевренных самолетов. Задачей полезной модели является уменьшения массы сверхзвукового сопла и повышение надежности работы в широком диапазоне режимов работы двигателя Указанная задача достигается тем, что каждая внешняя створка выполнена в виде полой балки переменной жесткости, убывающей в сторону среза сопла, из соединенных между собой внешней панели, внутренней панели корытообразного поперечного сечения и закладных крон штейнов, центрального и концевого, снабженного сдвоенным в окружном направлении подшипником скольжения, контактирующим с направляющими коробчатого профиля с пазом» открытого с торца у среза сопла, выполнеными заодно целое со сверхзвуковой створкой, причем центральный кронштейн снабжен проушинами, выполненными поперек оси створки, с шарнирно закрепленными в них пневмоцилиндрами, при этом место расположения проушин вдоль продольной оси створки размещено в районе центра массы внешней створки

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения, в частности к конструкции сопла газотурбинного двигателя, преимущественно для высокоманевренных самолетов.

Известно регулируемое сверхзвуковое осесимметричное реактивное сопло двухконтурного двигателя сложной конструкции с системой силового привода и кинематики механизма створок сопла (1)

Известно регулируемое сверхзвуковое осесимметричное реактивное сопло газотурбинного двигателя, содержащее корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, привод створок и механизм синхронизации, выполненный в виде основных и шарнирно связанных с ним дополнитель ных рычагов, соединенных шарнирно с дозвуковыми створками, при этом каждый дополнительный рычаг одним плечом шарнирно связан с внешней створкой, а другим при помощи телескопической тяги - с корпусом (2)

Задачей полезной модели является уменьшения массы сверхзвукового сопла и повышение надежности работы

Для достижения указанной задачи регулируемое сверхзвуковое сопло газотурбинного двигателя, содержащее корпус, шарнирно закреп ленные на нем дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверх звуковыми створками, привод створок и механизм синхронизации, выполненный в виде основных и шарнирно связанных с ними дополнительных

рычагов, соединенных шарнирно с дозвуковыми створками» каждый дополнительный рычаг одним плечом шарнирно связан с внешней створкой, а другим при помощи телескопической тяги - с корпусом, каждая внешняя створка выполнена в виде полой балки переменной жесткости» убывающей в сторону среза сопла, из соединенных между собой внешней панели» внутренней панели корытообразного поперечного сечения и закладный кронштейнов, центрального и концевого» снабженного сдвоенным в окружном направлении подшипником скольжения, контактирующим с направляющими коробчатого профиля с пазом, открытого с торца у среза сопла, выполненными заодно целое со сверхзвуковой створкой, причем центральный кронштейн снабжен проушинами, выполненными поперек оси створки, с шарнирно закрепленными в них пневмоцилиндрами, при этом место расположения проушин вдоль продольной оси створки размешено в районе центра массы внешней створки. Для подвода сжатого воздуха к пневмоподводам на кронштейнах корпуса установлены сферические пневмоперебросы, оси вращения которых расположены соосно с осью вращения створок, закрепленные на корпусе.

Новым здесь является то, что каждая внешняя створка выполнена в виде полой балки переменной жесткости, убывающей в сторону среза сопла, из соединенных между собой внешней панели, внутренней панели корытообразного поперечного сечения и закладных кронштейнов, центрального и концевого, снабженного сдвоенным в окружном направлении подшипником скольжения, контактирующим с направляющими коробчатого профиля с пазом, открытого с торца у среза сопла, выполненными заодно целое со сверхзвуковой створкой, причем центральный кронштейн снабжен проушинами, выполненными поперек оси створки, с шар

нирно закрепленными в них пневмоцилиндрами, при этом место расположения проушин вдоль продольной оси створки размешено в районе центра массы внешней створки.

Выполнив регулируемое сверхзвуковое сопло так, что каждая внешняя створка выполнена в виде полой балки переменной жесткости, убывающей в сторону среза сопла, из соединенных между собой внешней панели, внутренней панели корытообразного поперечного сечения и закладных кронштейнов, центрального и концевого, снабженного сдвоенным в окружном направлении подшипником скольжения, контактирующим с направляющими коробчатого профиля с пазом, открытого с торца у среза сопла, выполнеными заодно целое со сверхзвуковой створкой, причем центральный кронштейн снабжен проушинами, выполненными поперек оси створки, с шарнирно закрепленными в них пневмоцилиндрами, при этом место расположения проушин вдоль продольной оси створки размещено в районе центра массы внешней створки, мы получаем возможность уменьшить массу сверхзвукового сопла, путем уменьшения действующих нагрузок на внешнюю створку и оптимизации конструкции, т.к. центральный кронштейн расположен вблизи точки равенства моментов от внешних сил и сжимающих сил от пояса пневмоцилиндров на максимальном режиме и таким образом исключить дополнительные нагрузки и соответствующие им массы в конструкции сопла,

Кроме того это позволило: выполнить внешнюю створку из титановых сплавов, за исключением закладных кронштейнов (стальное литье), и таким образом существенно уменьшить ее массу, повысить надежность работы сопла в широком диапазоне режимов работы двигателя

При этом, для подвода сжатого воздуха к пневмоподводам на

кронштейнах корпуса установлены сферические пневмоперебросы, оси вращения которых расположены соосно с осью вращения створок» закрепленные на корпусе, это позволяет надежно снабжать пневмоцилиндры воздухом на всех режимах работы сопла.

Реализация предложения обеспечивает уменьшение массы сверхзвукового сопла, путей уменьшения действующих нагрузок на внешняя створку, из условия равенства моментов от всех сил действующих на створку при полном расширении газа в сверхзвуковой части сопла» относительно центра массы створки и использования в ее конструкции материалов имеющих меньшую удельную массу, например листовых титановых сплавов и таким образом повысить надежность работы сопла

На приведенных чертежах показана конструкция регулируемого сверхзвукового сопла,

На Фиг.1 показан продольный разрез сопла в положении "открыто"

На Фиг.2 показан разрез по А-А

На Фиг.3 показан Вид Б - место подвода сжатого воздуха к пневмоподводам пневмоцилиндров относительно оси вращения внешней створки в продольном направлении

На Фиг.4 показан разрез по В-В

На Фиг.5 показан разрез по Г-Г - место крепления пневмопереброса и относительно оси врашения внешней створки в радиальном направлении

На Фиг.6 показан разрез по Д-Д (в увеличенном масштабе) -устройство конструкции пневмопереброса

Регулируемое сверхзвуковое сопло газотурбинного двигателя

содержит корпус 1, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые 2 и внешние створки 3, соединенные со сверхзвуковыми створками 4, привод створок 5 и механизм синхронизации, выполненный в виде основных 6 и шарнирно связанных с ними дополнительных рычагов 7, соединенных шарнирно с дозвуковыми створками 2, каждый дополнительный рычаг 7 од ним плечом 8 шарнирно связан с внешней створкой 3, а другим плечом 9 при помощи телескопической тяги 10 с корпусом 1.

Каждая внешняя створка 3 выполнена в виде полой балки 11 переменной жесткости, убывающей в сторону среза сопла 12, из соединенных между собой внешней панели 13, внутренней панели 14 корытообразного поперечного сечения 15 и закладных кронштейнов, центрального 16 и концевого 17, снабженного сдвоенным 16 в окружном направлении подшипником скольжения 19. контактирующим с направляющими 20 коробчатого профиля 21 с пазом 22, открытого с торца 23 у среза сопла 12, выполнеными заодно целое со сверхзвуковой створкой 4, при чем центральный кронштейн 16 снабжен проушинами 24, выполненными поперек оси 25 створки 3, с шарнирно закрепленными в них пневноцилиндрами 26, при этом место 27 расположения проушин 24 вдоль предольной оси 25 створки 3 размешено в районе центра массы 26 внешней створки 3.

Для подвода сжатого воздуха к пневмоподводам 29 на кронштейнах 30 корпуса 1 установлены сферические пневмоперебросы 31, оси вращения 32 которых расположены соосно с осью 33 вращения створок 3, вращающиеся в точке "0", закрепленные на корпусе 1.

Регулируемое сверхзвуковое сопло работает следующим образом.

При работе газотурбинного двигателя на режимах - внешняя створка 3 находится в равновесии относительно проушин 24, размешейных в районе центра массы 26 внешней створки 3, под действием моментов аэродинамических сил, сжимающих сил от пневмоцилиндров 26, сил давления в полости 34 и газовых сил от сверхзвуковой створки 4 и занимает положение, близкое к расчетному, то есть без аэродинамических срывов потока по внешней поверхности створки 3.

Такое положение внешних створок 3 достигается усилием сжатия от пневмоцилиндров 26 при подводе к ним через пневмопереброс 31 и пневмоподвод 29 сжатого воздуха, поступающего из последней ступени компрессора.

Для работы на дроссельных режимах изменяют диаметр критического сечения 35 сопла, путем изменения положения шарнирно соединенных дозвуковых створок 2, сверхзвуковых створок 4 и внешних створок 3 до положения сопла "закрыто"

Реализация предложения обеспечивает уменьшение массы сверхзвукового сопла и повышает надежность его работы в широком диапазоне режимов работы двигателя

Источники информации:

1. С.3.Копелев, С.В.Гуров Тепловое состояние элементов конструкции авиационных двигателей, Москва, "Машиностроение", 1978 г. стр.177, 176, Рис.10.1

2. Патент РФ №1009150, F 02 K 1/12

1. Регулируемое сверхзвуковое сопло газотурбинного двигателя, содержащее корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, привод створок и механизм синхронизации, выполненный в виде основных и шарнирно связанных с ними дополнительных рычагов, соединенных шарнирно с дозвуковыми створками, каждый дополнительный рычаг одним плечом шарнирно связан с внешней створкой, а другим при помощи телескопической тяги - с корпусом, отличающееся тем, что каждая внешняя створка выполнена в виде полой балки переменной жесткости, убывающей в сторону среза сопла, из соединенных между собой внешней панели, внутренней панели корытообразного поперечного сечения и закладных кронштейнов - центрального и концевого, снабженного сдвоенным в окружном направлении подшипником скольжения, контактирующим с направляющими коробчатого профиля с пазом, открытого с торца у среза сопла, выполненными за одно целое со сверхзвуковой створкой, причем центральный кронштейн снабжен проушинами, выполненными поперек оси створки, с шарнирно закрепленными в них пневмоцилиндрами, при этом место расположения проушин вдоль продольной оси створки размешено в районе центра массы внешней створки.

2. Регулируемое сверхзвуковое сопло по п.1, отличающееся тем, что для подвода сжатого воздуха к пневмоподводам на кронштейнах корпуса установлены сферические пневмоперебросы, оси вращения которых расположены соосно с осью вращения створок, закрепленные на корпусе.