RU2069781C1

RU2069781C1 - Controllable jet nozzle

Info

Publication number: RU2069781C1
Application number: RU93053853A
Authority: RU
Inventors: Ю.К. Кротков; А.Г. Суетин; Л.С. Шорин; Г.В. Туницкий; Ф.И. Старостин
Original assignee: Тураевское машиностроительное конструкторское бюро "Союз"
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: system for supplying gas to the space between shutters of a jet nozzle is made up as noncontrollable openings made in subsonic shutters. The system for discharging gas is made up as a two-position controllable gate that connects the space between shutters with the ambient. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению, и, в частности, к конструкциям регулируемых реактивных сопел. The invention relates to aircraft engine manufacturing, and, in particular, to designs of adjustable jet nozzles.

Известно регулируемое реактивное сопло [1] содержащее корпус, венец дозвуковых створок с механическим приводом, венец наружных створок, установленных шарнирно на корпусе, и связанный с ними венец сверхзвуковых створок, который дополнительно качалками связан с дозвуковыми створками. Недостатком данного технического решения является наличие механического привода дозвукового венца с целью изменения площади критического сечения. Known adjustable jet nozzle [1] comprising a housing, a crown of subsonic valves with a mechanical drive, a crown of external valves mounted pivotally on the housing, and an associated crown of supersonic valves, which is additionally connected by rocking wheels to subsonic valves. The disadvantage of this technical solution is the presence of a mechanical drive of a subsonic crown to change the critical section area.

Известно регулируемое сопло [2] содержащее корпус, венцы дозвуковых створок с механическим приводом сверхзвуковых створок и систему отвода газа из межстворочного пространства с выпускным устройством, выполненным в виде эжекторного насоса с отбором воздуха из компрессора. Недостатком данного решения является наличие механического привода дозвуковых створок, т. к. механический привод увеличивает габариты и усложняет удовлетворение требований интеграции двигателя с летательным аппаратом без увеличения миделевого сечения летательного аппарата. Known adjustable nozzle [2] comprising a housing, crowns of subsonic valves with a mechanical drive of supersonic valves and a system for removing gas from the inter-space space with an exhaust device made in the form of an ejector pump with air extraction from the compressor. The disadvantage of this solution is the presence of a mechanical drive of subsonic flaps, because the mechanical drive increases the size and complicates the satisfaction of the requirements for integrating the engine with the aircraft without increasing the mid-section of the aircraft.

Наиболее близким по технической сущности является регулируемое сопло [3] содержащее корпус, наружные створки и венцы дозвуковых и сверхзвуковых створок. Наружные и дозвуковые створки одним концом шарнирно соединены с корпусом. Дозвуковые створки связаны со сверхзвуковыми через ограничительную скобу, которая регулирует зазор, обеспечивающий выход газа из межстворочного пространства в проточную часть. The closest in technical essence is an adjustable nozzle [3] containing a housing, outer flaps and crowns of subsonic and supersonic flaps. External and subsonic flaps are pivotally connected to the body at one end. Subsonic valves are connected to supersonic valves through a restrictive bracket, which regulates the gap that allows gas to escape from the interstratum into the flow part.

Межстворочное пространство наддувается воздухом, подаваемым из двигателя через впускной регулирующий клапан, установленный на входе. The inter-wing space is pressurized by air supplied from the engine through an inlet control valve installed at the inlet.

Недостатком известного сопла при отсутствии механического привода является обязательное наличие постороннего источника энергии для его функционирования. Кроме того, при перекрытом впускном клапане перепад давлений на створках сопла между проточным трактом и межстворочной полостью существенно меньше, чем при открытом впускном клапане, следствием чего является невозможность фиксации сопла в определенном положении при перекрытом впускном клапане, и "вялое" регулирование сопла при его открытии. A disadvantage of the known nozzle in the absence of a mechanical drive is the obligatory presence of an extraneous energy source for its functioning. In addition, when the inlet valve is shut off, the pressure drop across the nozzle flaps between the flow path and the inter-cavity cavity is significantly less than when the inlet valve is open, the consequence of which is that the nozzle cannot be fixed in a certain position when the inlet valve is closed and the nozzle is “sluggish” when opening it .

Целью изобретения является четкое обеспечение двух режимов (позиций) работы сопла без дополнительного источника энергии. The aim of the invention is the clear provision of two modes (positions) of the nozzle without an additional energy source.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом реактивном сопле, содержащем корпус, венцы, дозвуковые и сверхзвуковые створки, систему подачи газа в межстворочное пространство и систему отвода газа из межстворочного пространства с выпускным устройством, система подачи газа в межстворочное пространство и система отвода газа выполнены определенным образом. This goal is achieved by the fact that in an adjustable jet nozzle containing a housing, crowns, subsonic and supersonic valves, a gas supply system to the interstate space and a gas exhaust system from the interstate space with an exhaust device, the gas supply system to the interstate space and the gas exhaust system way.

Система подачи газа в межстворочное пространство выполнена в виде сквозных отверстий, расположенных на дозвуковых створках. Система отвода газа из межстворочного пространства содержит выпускное устройство, установленное на корпусе и выполненное в виде управляемой двухпозиционной заслонки. The gas supply system in the interstore space is made in the form of through holes located on the subsonic valves. The gas exhaust system from the inter-space space contains an exhaust device mounted on the housing and made in the form of a controlled on / off damper.

Сообщение межстворочной полости сопла посредством системы сквозных отверстий в дозвуковых створках с газовым потоком внутри сопла позволяет изменять давление в межстворочной полости пропорционально давлению газового потока, что, в свою очередь, дает возможность удерживать сопло в заданном положении на различных режимах работы двигателя при неизменной площади расходного канала заслонки. Заслонка остается открытой только в открытом положении сопла, при этом результирующая сила давления направлена в сторону раскрытия створок. The communication between the nozzle inter-cavity cavity through a system of through holes in the subsonic valves with the gas flow inside the nozzle allows you to change the pressure in the inter-cavity cavity in proportion to the gas flow pressure, which, in turn, makes it possible to keep the nozzle in a predetermined position at different engine operating modes with a constant flow channel area flaps. The damper remains open only in the open position of the nozzle, while the resulting pressure force is directed towards the opening of the valves.

Для закрытия сопла заслонка должна быть полностью закрыта, в этом случае результирующая сила давления направлена в сторону прикрытия створок. To close the nozzle, the shutter must be completely closed, in which case the resulting pressure force is directed towards the cover of the shutters.

Отбор воздуха в межстворочную полость осуществляется из воздушно-заградительной завесы, предназначенной для охлаждения сопла, поэтому тепловое состояние элементов межстворочной полости обеспечивается на приемлемом уровне. The selection of air into the inter-cavity cavity is carried out from the air-barrier, designed to cool the nozzle, therefore, the thermal state of the elements of the inter-cavity cavity is ensured at an acceptable level.

Выбор площади входных отверстий и площади проходного сечения открытой заслонки зависит от размеров сопла, режимов полета, диапазона изменения площади критического сечения сопла, величины зазоров негерметичных створок. The choice of the area of the inlet openings and the area of the open section of the open shutter depends on the size of the nozzle, flight modes, the range of changes in the area of the critical section of the nozzle, the size of the gaps of the leaking valves.

Например, в конструкции ПВРД, спроектированной в ТМКБ "Союз", отношение размера эффективной площади входных отверстий μf_вх к эффективной площади выходной заслонки μf_вых составляет:

На фиг. 1 изображена схема регулируемого сопла; на фиг. 2 зависимость давления в межстворочной полости от давления газового потока внутри сопла для различных положений створок.For example, in the ramjet engine designed at Soyuz TMKB, the ratio of the effective area of the inlet openings μf _in to the effective area of the outlet shutter μf _out is:

In FIG. 1 shows a diagram of an adjustable nozzle; in FIG. 2, the dependence of the pressure in the inter-cavity cavity on the pressure of the gas flow inside the nozzle for different positions of the valves.

Регулируемое сопло содержит корпус 1, венцы дозвуковых створок 2 и сверхзвуковых створок 3, систему подачи газа 4 в межстворочное пространство 5 из двигателя и систему отвода газа из межстворочного пространства с выпускным устройством 6, установленном на корпусе 1. Система подачи газа 4 выполнена в виде сквозных отверстий, расположенных на дозвуковых створках 2, а выпускное устройство 6 выполнено в виде управляемой двухпозиционной заслонки, приводимой в движение любым приводом (например, гидравлическим). The adjustable nozzle comprises a housing 1, crowns of subsonic flaps 2 and supersonic flaps 3, a gas supply system 4 to the inter-space 5 from the engine, and a gas exhaust system from the inter-space with an exhaust device 6 mounted on the body 1. The gas supply system 4 is made in the form of through holes located on the subsonic valves 2, and the exhaust device 6 is made in the form of a controlled on-off damper, driven by any actuator (for example, hydraulic).

Для открытия створок сопла работающего двигателя подается команда на открытие заслонки 6. При этом газ, поступающий из тракта двигателя в полость 5 через входные отверстия 4, стравливается через заслонку 6, давление газа в полости 5 становится ниже давления газового потока внутри сопла и створки 2 и 3 открываются. To open the shutter nozzles of the working engine, a command is issued to open the shutter 6. In this case, the gas coming from the engine path into the cavity 5 through the inlet 4 is vented through the shutter 6, the gas pressure in the cavity 5 becomes lower than the gas flow pressure inside the nozzle and the shutter 2 and 3 open.

Для закрытия створок сопла работающего двигателя подается команда на закрытие заслонки 6. При этом стравливание газа, поступающего в межстворочную полость 5 через отверстия 4, уменьшается, давление в полости 5 возрастает и створки 2 и 3 закрываются. To close the nozzle flaps of the working engine, a command is issued to close the shutter 6. In this case, the bleeding of gas entering the inter-cavity cavity 5 through openings 4 is reduced, the pressure in the cavity 5 increases and the shutters 2 and 3 are closed.

На конкретном изделии отверстия 4 были выполнены диаметром 0,5 мм и расположены на расстоянии 10 мм от места крепления малой створки 2 к корпусу 1. Площадь канала заслонки составила приблизительно 50 см². Время перемещения створок из положения "открыто" в положение "закрыто" приблизительно равно времени перекладки створок из положения "закрыто" в положение "открыто" и составляет 0,15 с.On a particular product, the holes 4 were made with a diameter of 0.5 mm and are located at a distance of 10 mm from the attachment point of the small sash 2 to the housing 1. The area of the flap channel was approximately 50 cm ² . The time for the movement of the wings from the open position to the closed position is approximately equal to the time for the movement of the wings from the closed position to the open position and is 0.15 s.

Известно сопло, выполняющее те же задачи и регулируемое с помощью гидропривода. Наличие гидропривода предполагает применение гидроцилиндров и кинематической связи цилиндров со створками для передачи усилий на их перемещение, а также наличие гидросистемы с насосом высокого давления, что существенно усложняет конструкцию реактивного сопла. Known nozzle that performs the same tasks and is controlled by a hydraulic actuator. The presence of a hydraulic actuator involves the use of hydraulic cylinders and the kinematic connection of the cylinders with the valves to transfer forces to their movement, as well as the presence of a hydraulic system with a high pressure pump, which significantly complicates the design of the jet nozzle.

Настоящее решение не требует дополнительных источников энергии для привода (привод сопла осуществляется за счет энергии основного потока газа), обладает простотой конструкции, меньшими габаритами и обеспечивает лучшую интеграцию двигателя с летательным аппаратом. This solution does not require additional energy sources for the drive (the nozzle is driven by the energy of the main gas stream), has a simple design, smaller dimensions and provides better integration of the engine with the aircraft.

Claims

An adjustable jet nozzle containing a cavity bounded by movable subsonic and supersonic flaps and a sealed outer power housing, as well as a gas supply and exhaust system from the inter-wing cavity, characterized in that the gas supply system to the inter-wing space is made in the form of unregulated openings located on the subsonic valves and the gas exhaust system is made in the form of a two-position controlled damper connecting the inter-cavity cavity with the surrounding external environment.