RU2310766C1

RU2310766C1 - Herringrone reaction nozzle of gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2310766C1
Application number: RU2006103476/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Леонидович Кокшаров (RU); Николай Леонидович Кокшаров; ндин Анатолий Яковлевич Ба (RU); Анатолий Яковлевич Баяндин; бин Виталий Михайлович Шкал (RU); Виталий Михайлович Шкалябин; Алексей Александрович Алексенцев (RU); Алексей Александрович Алексенцев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-11-20

Abstract

FIELD: gas-turbine engines.

SUBSTANCE: invention relates to reaction nozzles with noise-damping devices. Proposed nozzle contains outlet pipe on outlet end face of which great number of adjacent herringbones is fitted, said herringbones being made detachable, in form of separate parts with fastening to outer or inner surfaces of outlet pipe or with alternation to both surfaces of outlet pipe with possibility of replacement. Herringbones are provided, each, with at least one divider in form of plates flat in longitudinal section.

EFFECT: increased service life and repairability of nozzle and efficiency of noise damping of reaction jet.

2 dwg

Description

Изобретение относится к реактивным соплам с устройствами подавления шума.The invention relates to jet nozzles with noise suppression devices.

Известен газотурбинный двигатель с реактивным соплом, выходная кромка которого выполнена не прямолинейной в окружном направлении, а в виде зубцов, при этом в стенках выхлопного канала выполнена перфорация в виде отверстий. (Патент US №6640537, F02K 1/40).Known gas turbine engine with a jet nozzle, the output edge of which is made not rectilinear in the circumferential direction, but in the form of teeth, while perforation in the form of holes is made in the walls of the exhaust channel. (US patent No. 6640537, F02K 1/40).

Недостатком известной конструкции является недостаточные ресурс и ремонтопригодность реактивного сопла, недостаточная эффективность шумоглушения, а также ухудшение характеристик двигателя из-за утечек из проточной части сопла через перфорацию в стенках канала.A disadvantage of the known design is the insufficient resource and maintainability of the jet nozzle, the insufficient efficiency of sound attenuation, as well as the deterioration of engine performance due to leaks from the nozzle flow through the perforation in the channel walls.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является сопло для выпуска газовой струи, содержащее выхлопную трубу с множеством смежных шевронов, расположенных на заднем конце выхлопной трубы, где каждый из шевронов имеет треугольную конфигурацию с основанием, жестко соединенным с задним концом выхлопной трубы (Патент RU №2213240, F02K 1/40) - прототип.Closest to the claimed design is a nozzle for the release of a gas stream containing an exhaust pipe with many adjacent chevrons located at the rear end of the exhaust pipe, where each of the chevrons has a triangular configuration with a base rigidly connected to the rear end of the exhaust pipe (Patent RU No. 22213240, F02K 1/40) - prototype.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является недостаточные ресурс и ремонтопригодность, а также недостаточная эффективность шумоглушения.A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the insufficient resource and maintainability, as well as the insufficient efficiency of sound attenuation.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении ресурса и ремонтопригодности сопла газотурбинного двигателя, а также в повышении эффективности шумоглушения реактивной струи.The technical problem, which is aimed by the invention, is to increase the resource and maintainability of the nozzle of a gas turbine engine, as well as to increase the efficiency of noise suppression of a jet stream.

Сущность технического решения в том, что в шевронном реактивном сопле газотурбинного двигателя, содержащем выхлопную трубу, на выходном торце которой расположено множество смежных шевронов, согласно изобретению, шевроны выполнены съемными в виде отдельных деталей с креплением к наружной или к внутренней, или с чередованием к обеим поверхностям выхлопной трубы с возможностью их замены, при этом на шевронах выполнены, по крайней мере, по одному рассекателю в виде плоских в продольном сечении пластин.The essence of the technical solution is that in the chevron jet nozzle of a gas turbine engine containing an exhaust pipe, at the output end of which there are many adjacent chevrons, according to the invention, the chevrons are made removable as separate parts with fastening to the outer or inner, or alternating to both surfaces of the exhaust pipe with the possibility of replacing them, while on the chevrons made at least one divider in the form of flat in longitudinal section of the plates.

Выполнение шевронов съемными в виде отдельных деталей с креплением к наружной или к внутренней или с чередованием к обеим поверхностям выхлопной трубы с возможностью их замены повышает ресурс и ремонтопригодность сопла путем обеспечения замены шевронов в процессе эксплуатации.The implementation of the chevrons removable in the form of separate parts with fastening to the outer or inner or alternating to both surfaces of the exhaust pipe with the possibility of replacing them increases the life and maintainability of the nozzle by ensuring the replacement of chevrons during operation.

Выполнение на шевронах, по крайней мере, по одному рассекателю в виде плоских в продольном сечении пластин позволяет повысить эффективность шумоглушения струи за счет разницы скоростей, вследствие которой образуется вихрь, увеличивающий степень смешения потоков, тем самым уменьшая шум.The execution on chevrons of at least one divider in the form of flat plates in the longitudinal section makes it possible to increase the noise suppression efficiency of the jet due to the difference in speeds, due to which a vortex is formed, which increases the degree of mixing of the flows, thereby reducing noise.

На фиг.1 изображен общий вид реактивного сопла.Figure 1 shows a General view of the jet nozzle.

На фиг.2 - элемент `I на фиг.1 в увеличенном виде (шеврон с рассекателями).Figure 2 - element `I in figure 1 in an enlarged view (chevron with dividers).

Реактивное сопло 1 газотурбинного двигателя имеет на выходном торце 2 шевроны 3, каждый из которых крепится индивидуально к соплу с помощью крепежных элементов 4. Шевроны 3 являются продолжением сопла 1 и образуют его выходное сечение. Шевроны 3 могут иметь треугольную, трапециевидную или любую другую форму. На каждом из шевронов 3 выполнены, по крайней мере, по одному рассекателю 5 в виде плоских в продольном сечении пластин. Количество рассекателей, устанавливаемых на каждый из шевронов, может быть от одного до четырех. Рассекатели 5 могут располагаться на шевроне параллельно друг другу, могут образовывать сужающийся (конфузорный) или расширяющийся (диффузорный) каналы 6. Рассекатели 5 могут устанавливаться как с наружной стороны шеврона 3, так и с внутренней, или с той и с другой сторон одновременно.The jet nozzle 1 of the gas turbine engine has at the output end 2 chevrons 3, each of which is individually attached to the nozzle using fasteners 4. Chevrons 3 are a continuation of the nozzle 1 and form its output section. Chevrons 3 may have a triangular, trapezoidal or any other shape. At least one divider 5 is made on each of the chevrons 3 in the form of flat plates in the longitudinal section. The number of dividers installed on each of the chevrons can be from one to four. The dividers 5 can be located on the chevron parallel to each other, can form a narrowing (confuser) or expanding (diffuser) channels 6. The dividers 5 can be installed both on the outside of the chevron 3, and on the inside, or on either side at the same time.

При работе газотурбинного двигателя шевроны 3 на выходном торце имеют значительные знакопеременные нагрузки, в результате которых во время эксплуатации могут возникнуть дефекты (трещины, коробление и др.), поэтому выполнение шевронов 3 отдельно от сопла 1 с креплением с помощью крепежных элементов 4 позволяет выполнить замену шевронов в процессе эксплуатации, что повышает ресурс и ремонтопригодность сопла. Применение шевронов 3 в сочетании с рассекателями 5, установленными на шевронах, позволяет получить заметное снижение шума струи при незначительном возрастании потерь тяги в двигателе. При обтекании шевронов 3 создаются условия для появления взаимного скоса двух потоков: основного потока газа, истекающего из сопла, и потока воздуха, идущего по наружной обечайке сопла. В результате этого возникает разность скоростей двух потоков, которая сопровождается вихреобразованием, что, как известно, приводит к снижению уровня шума. Рассекатели 5, расположенные на шевронах 3, усиливают процесс вихреобразования. Результаты испытаний указанной выше конструкции показали, что использование сопла с шевронами и с расположенными на них рассекателями уменьшает уровень шума на ~1,2 дБ по сравнению с использованием обычного сопла.When the gas turbine engine is operating, the chevrons 3 at the output end face have significant alternating loads, as a result of which defects may occur during operation (cracks, warping, etc.), therefore, the execution of chevrons 3 separately from the nozzle 1 with fastening by means of fasteners 4 allows replacement chevrons during operation, which increases the resource and maintainability of the nozzle. The use of chevrons 3 in combination with dividers 5 mounted on chevrons allows to obtain a noticeable reduction in jet noise with a slight increase in thrust loss in the engine. When flowing around the chevrons 3, conditions are created for the appearance of a mutual bevel of two flows: the main gas stream flowing from the nozzle and the air stream going through the outer shell of the nozzle. As a result of this, a difference in the velocities of the two flows occurs, which is accompanied by vortex formation, which, as is known, leads to a decrease in the noise level. The dividers 5 located on the chevrons 3 enhance the vortex formation process. Test results of the above design showed that the use of a nozzle with chevrons and with dividers located on them reduces the noise level by ~ 1.2 dB compared to using a conventional nozzle.

Claims

A chevron jet nozzle of a gas turbine engine containing an exhaust pipe, at the output end of which there are many adjacent chevrons, characterized in that the chevrons are made removable as separate parts with fastening to the outer or inner, or alternating to both surfaces of the exhaust pipe with the possibility of replacement at the same time, at least one divider is made on the chevrons in the form of flat plates in the longitudinal section.