RU2144621C1 - Method of providing stable operation of fan of double-flow turbojet engine and mixer for implementing this method - Google Patents
Method of providing stable operation of fan of double-flow turbojet engine and mixer for implementing this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2144621C1 RU2144621C1 RU98116390/06A RU98116390A RU2144621C1 RU 2144621 C1 RU2144621 C1 RU 2144621C1 RU 98116390/06 A RU98116390/06 A RU 98116390/06A RU 98116390 A RU98116390 A RU 98116390A RU 2144621 C1 RU2144621 C1 RU 2144621C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixer
- flow
- slotted holes
- shell
- channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения и может быть использована в авиационных двухконтурных турбореактивных двигателях с регулируемой степенью двухконтурности для обеспечения устойчивой работы вентиляторов двигателей. The group of inventions relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in aircraft bypass turbojet engines with an adjustable bypass ratio to ensure stable operation of engine fans.
Известен способ обеспечения устойчивой работы вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков при неизменяемой степени двухконтурности путем увеличения длины обтекателя канала внешнего контура и смесителя [1]. A known method of ensuring the stable operation of the fan of a dual-circuit turbojet engine with mixing of flows with an unchanged degree of dual-circuit by increasing the length of the fairing of the channel of the external circuit and the mixer [1].
Уменьшения удельного расхода топлива в двухконтурных турбореактивных двигателях со смешением потоков можно добиться только при малых потерях в процессе смешения. При больших степенях двухконтурности турбореактивных двигателей возрастает относительная доля потерь давления в канале внешнего контура и становится трудно достичь равномерного поля температуры потоков воздуха и газа. Для смешения этих потоков необходимы длинный обтекатель канала внешнего контура и смеситель, что может привести к дополнительным потерям. При этом одновременно повышаются масса и габариты. Reducing specific fuel consumption in dual-circuit turbojet engines with flow mixing can be achieved only with small losses in the mixing process. With large degrees of dual-circuit turbojet engines, the relative share of pressure losses in the channel of the external circuit increases and it becomes difficult to achieve a uniform temperature field of air and gas flows. To mix these flows, a long outer duct fairing and a mixer are required, which can lead to additional losses. At the same time, the weight and dimensions increase simultaneously.
Известен смеситель двухконтурного турбореактивного двигателя, выполненный в виде неподвижной цилиндрической обечайки лепесткового типа [1]. A known mixer bypass turbojet engine, made in the form of a stationary cylindrical shell petal type [1].
Такая конструкция смесителя, в силу неизменяемой площади проходного сечения внешнего контура, не позволяет регулировать степень двухконтурности турбореактивного двигателя и другие термодинамические параметры в зависимости от режима полета с целью повышения газодинамической устойчивости вентилятора и компрессора турбореактивного двигателя. This design of the mixer, due to the unchanged flow area of the external circuit, does not allow you to adjust the bypass ratio of the turbojet engine and other thermodynamic parameters depending on the flight mode in order to increase the gasdynamic stability of the fan and compressor of the turbojet engine.
В рассматриваемом смесителе двухконтурного турбореактивного двигателя для интенсификации процесса смешения воздуха, поступающего из внешнего контура, с газовым потоком, вытекающим из турбины внутреннего контура, необходимо увеличение длины обтекателя канала внешнего контура и смесителя, что может привести к дополнительным потерям. При этом одновременно повышаются масса и габариты. In the mixer of the double-circuit turbojet engine under consideration, in order to intensify the process of mixing the air coming from the external circuit with the gas stream flowing from the turbine of the internal circuit, it is necessary to increase the length of the fairing of the channel of the external circuit and the mixer, which can lead to additional losses. At the same time, the weight and dimensions increase simultaneously.
Наиболее близким к заявляемому способу, принятым в качестве прототипа, является способ обеспечения устойчивой работы вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков путем изменения соотношения расходов воздуха через каналы внешнего и внутреннего контуров [2]. Closest to the claimed method, adopted as a prototype, is a method of ensuring stable operation of a fan of a turbofan engine with mixing flows by changing the ratio of air flow through the channels of the external and internal circuits [2].
Возможность изменения степени двухконтурности и расхода воздуха через двигатель в данном способе достигается за счет того, что смеситель выполнен в виде обечайки с регулируемыми створками на выходе потока и камера смешения в этом случае выполняет функцию регулируемого дросселя как в отношении вентилятора внешнего контура, так и в отношении газовой турбины. Это позволяет согласовать расходные характеристики воздухозаборника, двигателя и реактивного сопла и тем самым снизить внешнее сопротивление и улучшить эффективные параметры двигателя. The possibility of changing the bypass ratio and air flow through the engine in this method is achieved due to the fact that the mixer is made in the form of a shell with adjustable flaps at the outlet of the flow and the mixing chamber in this case performs the function of an adjustable throttle both in relation to the external circuit fan and in relation to gas turbine. This allows you to coordinate the flow characteristics of the air intake, engine and jet nozzle and thereby reduce external resistance and improve the effective parameters of the engine.
Однако изменение площади выходного сечения камеры смешения приводит к изменению степени диффузорности выходных каналов внешнего или внутреннего контура, что в определенных случаях может привести к отрыву потока от поверхности обечайки. However, changing the area of the output section of the mixing chamber leads to a change in the degree of diffusivity of the output channels of the external or internal circuit, which in certain cases can lead to separation of the flow from the surface of the shell.
Известно, что возникновение срывных явлений в компрессоре или вентиляторе и потеря ими газодинамической устойчивости весьма сильно зависят от выходных устройств, работающих в системе повышения давления. Для вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя таким выходным устройством является смеситель. Количественное изменение границы устойчивости вентилятора определяется не только формой смесителя, но и в значительной мере зависит от окружной и радиальной протяженности возмущенной зоны, которая определяет степень взаимодействия вентилятора со смесителем [3]. It is known that the occurrence of stall phenomena in a compressor or fan and their loss of gas-dynamic stability depend very much on the output devices operating in the pressure increase system. For a fan of a dual-circuit turbojet engine, such an output device is a mixer. A quantitative change in the stability limit of a fan is determined not only by the shape of the mixer, but also largely depends on the circumferential and radial extent of the perturbed zone, which determines the degree of interaction of the fan with the mixer [3].
При повороте регулируемых створок обечайки смесителя на раскрытие канала внешнего контура и дозвуковом течении воздушного потока в наружном контуре на расчетных режимах на поворотном участке обечайки поток будет разгоняться и затем тормозиться, причем интенсивность торможения будет зависеть от степени раскрытия диффузора (в данном случае от угла наклона створок обечайки в направлении к оси двигателя). Чем больше степень раскрытия диффузора, тем интенсивнее торможение потока. Такой характер течения на поворотном участке обечайки приводит к интенсивному росту пограничного слоя. В результате действия тормозящего влияния обратного перепада давления происходит отрыв пограничного слоя в определенной точке (преимущественно в срединной части створок) от поверхности обечайки и возникает зона обратных токов. Образующийся вихревой след в сочетании с вихревым следом, сходящим с нижней кромки створок обечайки, формирует полосу сильно турбулизированного течения, размеры которого в радиальном направлении в общем случае определяются положением точки отрыва. В результате образования этого вихревого следа существенно возрастают потери энергии, снижается качество смешения потоков, а также повышается уровень шума струи. When the adjustable shells of the mixer shell are turned to open the channel of the external circuit and the subsonic air flow in the external circuit is calculated, the flow will accelerate and then decelerate in the rotary section of the shell, and the braking intensity will depend on the degree of opening of the diffuser (in this case, the angle of inclination of the valves shells towards the engine axis). The greater the degree of opening of the diffuser, the more intense the flow inhibition. This nature of the flow on the turning section of the shell leads to an intensive growth of the boundary layer. As a result of the inhibitory effect of the reverse pressure drop, the boundary layer breaks off at a certain point (mainly in the middle part of the valves) from the surface of the shell and a zone of reverse currents arises. The vortex wake formed in combination with the vortex wake coming from the lower edge of the shell flaps forms a strip of strongly turbulized flow, the dimensions of which in the radial direction are generally determined by the position of the separation point. As a result of the formation of this vortex wake, energy losses increase significantly, the quality of mixing of the flows decreases, and the noise level of the jet also increases.
Вследствие обратного влияния турбулентного вихревого следа течение в районе точки отрыва потока характеризуется существенной нестационарностью, проявляющейся в изменении положения точки отрыва во времени. Такого рода возмущения генерируют пульсации давления и скорости, которые, распространяясь вверх по течению внешнего контура, оказывают негативное влияние на газодинамическую устойчивость вентилятора и двигателя в целом. Особенно опасно это влияние для вентиляторов, имеющих трансзвуковые и сверхзвуковые ступени, диапазон устойчивой работы которых по расходу воздуха очень узкий. Due to the inverse effect of the turbulent vortex wake, the flow in the region of the flow separation point is characterized by significant non-stationarity, which manifests itself in a change in the position of the separation point in time. Such disturbances generate pressure and velocity pulsations, which, propagating upstream of the external circuit, negatively affect the gas-dynamic stability of the fan and the engine as a whole. This effect is especially dangerous for fans with transonic and supersonic stages, the range of stable operation of which is very narrow in air consumption.
Аналогичная картина течения, характеризующаяся отрывами потока, наблюдается при отклонении регулируемых створок обечайки смесителя в направлении периферии двигателя, только отрывная зона в этом случае будет возникать со стороны газового потока внутреннего контура. A similar flow pattern, characterized by flow breaks, is observed when the adjustable valves of the mixer shell are deflected in the direction of the motor periphery, only a tear-off zone in this case will arise from the gas flow side of the internal circuit.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству для осуществления способа, взятым в качестве прототипа, является смеситель двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий цилиндрическую обечайку с регулируемыми створками на выходе из каналов внешнего и внутреннего контуров [2]. The closest in technical essence to the claimed device for implementing the method, taken as a prototype, is a dual-circuit turbojet engine mixer containing a cylindrical shell with adjustable valves at the outlet of the channels of the external and internal circuits [2].
В рассматриваемом смесителе с регулируемыми створками возможен отрыв потока от обтекаемой поверхности обечайки смесителя при изменении степени диффузорности, обусловленный торможением потока вследствие изменения градиента давления и значительным снижением кинетической энергии в этой области. Причем отрыв потока возможен как со стороны канала внешнего контура - при отклонении регулируемых створок обечайки смесителя в направлении к оси двигателя (на раскрытие диффузора), так и со стороны канала внутреннего контура - при отклонении створок в направлении периферии двигателя. Это приводят к сужению диапазона устойчивой работы вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя и повышению уровня шума. In the mixer under consideration with adjustable shutters, flow can be detached from the streamlined surface of the mixer shell when the diffuser degree changes, due to flow inhibition due to a change in the pressure gradient and a significant decrease in kinetic energy in this region. Moreover, flow separation is possible both from the side of the channel of the external circuit - when the adjustable shutters of the mixer shell are deflected towards the axis of the engine (to open the diffuser), and from the channel of the internal circuit - when the valves are deflected in the direction of the periphery of the engine. This leads to a narrowing of the range of stable operation of the fan of a turbofan engine and an increase in noise level.
Основной технической задачей, решаемой группой изобретений, является расширение диапазона устойчивой работы вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков и снижение уровня шума путем обеспечения безотрывного характера течения газовых потоков на поверхности обечайки смесителя двигателя со стороны канала внешнего контура. The main technical problem solved by the group of inventions is to expand the range of stable operation of the fan of a turbofan engine with mixing flows and reduce noise by ensuring the continuous flow of gas flows on the surface of the shell of the engine mixer from the channel side of the external circuit.
Технической задачей, решаемой группой изобретений, является также расширение диапазона устойчивой работы вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков, повышение эффективности процесса смешения и снижение уровня шума путем обеспечения безотрывного характера течения газовых потоков на поверхности обечайки смесителя двигателя со стороны канала внутреннего контура. The technical problem to be solved by the group of inventions is also to expand the range of stable operation of a fan of a turbofan engine with flow mixing, increase the efficiency of the mixing process and reduce noise by ensuring the continuous flow of gas flows on the surface of the shell of the engine mixer from the side of the internal circuit channel.
Для достижения поставленной задачи в способе обеспечения устойчивой работы вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков путем изменения соотношения расходов воздуха через каналы внешнего и внутреннего контуров, согласно изобретению осуществляют пристенное выдувание высокоскоростной тонкой газовой струи на поверхности обечайки смесителя в концевой области со стороны канала внешнего контура. To achieve the task in a method for ensuring the stable operation of a double-circuit turbojet engine fan with flow mixing by changing the ratio of air flow through the channels of the external and internal circuits, according to the invention, a high-speed thin gas jet is blown on the surface of the mixer shell in the end region from the side of the external circuit channel.
В частных случаях использования способ осуществляют в следующих вариантах. In particular cases of use, the method is carried out in the following variants.
Согласно изобретению для создания высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внешнего контура, используют газовый поток внутреннего контура. According to the invention, a gas stream of the internal circuit is used to create a high-speed thin gas jet blown from the channel side of the external circuit.
Согласно изобретению для создания высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внешнего контура, используют газовый поток от внешнего источника давления. According to the invention, a gas stream from an external pressure source is used to create a high-speed thin gas jet blown from the channel side of the external circuit.
Согласно изобретению осуществляют пристенное выдувание высокоскоростной тонкой газовой струи на поверхности обечайки смесителя в концевой области со стороны канала внутреннего контура. According to the invention, a high-speed thin gas jet is wall-blown on the surface of the mixer shell in the end region from the side of the channel of the inner circuit.
Согласно изобретению для создания высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внутреннего контура, используют воздушный поток внешнего контура. According to the invention, an air stream of the external circuit is used to create a high-speed thin gas jet blown from the channel side of the internal circuit.
Согласно изобретению для создания высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внутреннего контура, используют газовый поток от внешнего источника давления. According to the invention, a gas stream from an external pressure source is used to create a high-speed thin gas jet blown from the side of the channel of the internal circuit.
Для достижения поставленной задачи в смесителе двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащем обечайку с регулируемыми створками на выходе, согласно изобретению обечайка выполнена с расположенными в срединной части створок в плоскости поперечного сечения профилированными щелевыми отверстиями, снабженными направляющими козырьками со стороны канала внешнего контура. To achieve the task in the mixer of a dual-circuit turbojet engine containing a shell with adjustable shutters at the outlet, according to the invention, the shell is made with profiled slotted holes located in the middle of the shutters in the plane of the cross section, provided with guide visors from the channel side of the external circuit.
В частных случаях исполнения устройство дня осуществления способа имеет следующие варианты. In particular cases of execution, the device of the day the method has the following options.
Согласно изобретению обечайка выполнена с расположенными в срединной части створок в плоскости поперечного сечения дополнительными профилированными щелевыми отверстиями, снабженными направляющими козырьками со стороны канала внутреннего контура. According to the invention, the shell is made with additional profiled slotted holes located in the middle part of the flaps in the plane of the cross section, provided with guide visors from the channel side of the inner contour.
Согласно изобретению дополнительные профилированные щелевые отверстия расположены в одной плоскости поперечного сечения с основными профилированными щелевыми отверстиями поочередно. According to the invention, additional profiled slotted holes are located in the same plane of the cross section with the main profiled slotted holes in turn.
Согласно изобретению плоскость размещения дополнительных профилированных щелевых отверстий расположена перед плоскостью размещения основных профилированных щелевых отверстий по ходу движения потока. According to the invention, the plane of placement of additional profiled slotted holes is located in front of the plane of placement of the main profiled slotted holes in the direction of flow.
Согласно изобретению плоскость размещения дополнительных профилированных щелевых отверстий расположена за плоскостью размещения основных профилированных щелевых отверстий по ходу движения потока. According to the invention, the plane of placement of additional profiled slotted holes is located behind the plane of placement of the main profiled slotted holes in the direction of flow.
Согласно изобретению образующие направляющих козырьков расположены параллельно образующей регулируемых створок. According to the invention, the generators of the guide visors are parallel to the generatrix of the adjustable flaps.
Согласно изобретению оси профилированных щелевых отверстий направлены под острым углом по отношению к продольной оси смесителя, вершина которого направлена навстречу движению потока. According to the invention, the axes of the profiled slotted holes are directed at an acute angle with respect to the longitudinal axis of the mixer, the apex of which is directed towards the movement of the flow.
Согласно изобретению оси дополнительных профилированных щелевых отверстий направлены под острым углом по отношению к продольной оси смесителя, вершина которого направлена по ходу движения потока. According to the invention, the axes of the additional profiled slotted holes are directed at an acute angle with respect to the longitudinal axis of the mixer, the apex of which is directed along the flow direction.
Согласно изобретению профилированные щелевые отверстия в поперечном сечении имеют форму суживающихся каналов в направлении движения потока. According to the invention, the profiled slit openings in cross section have the shape of tapering channels in the direction of flow.
Согласно изобретению профилированные щелевые отверстия снабжены дополнительными направляющими козырьками, выполненными в виде части обечайки, отогнутой навстречу набегающему потоку со стороны, противоположной месторасположению основных направляющих козырьков. According to the invention, the profiled slit openings are provided with additional guide visors made in the form of a part of the shell bent towards the incoming flow from the side opposite to the location of the main guide visors.
Пристенное выдувание высокоскоростной тонкой газовой струи на поверхности обечайки смесителя в концевой области со стороны канала внешнего контура исключает условия для возникновения отрыва воздушного потока, возникающие, когда выходной канал внешнего контура имеет форму расширяющегося канала. Эта струя, сформировавшаяся в виде оболочки, образует границу между пограничным слоем на поверхности обечайки и воздушным потоком внешнего контура, вследствие чего изменение характера течения в пограничном слое не оказывает влияния на течение в ядре потока. The wall blowing of a high-speed thin gas jet on the surface of the mixer shell in the end region from the side of the external circuit channel eliminates the conditions for separation of the air flow arising when the output channel of the external circuit has the form of an expanding channel. This jet, which has formed in the form of a shell, forms the boundary between the boundary layer on the surface of the shell and the air flow of the external circuit, as a result of which the change in the nature of the flow in the boundary layer does not affect the flow in the flow core.
При этом подаваемая активная струя благоприятно воздействует на течение потока не только ниже точки выдува, но и выше этой точки, так как оказывает одновременно эжектирующее воздействие на течение потока выше данной точки. In this case, the supplied active jet favorably affects the flow not only below the blowing point, but also above this point, since it also has an ejective effect on the flow of the stream above this point.
Использование газового потока внутреннего контура для создания высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внешнего контура, позволяет осуществлять управление струей активной жидкости без внешнего источника давления - за счет существующего перепада давления по обеим сторонам обечайки. Using the gas flow of the internal circuit to create a high-speed thin gas jet blown from the channel side of the external circuit allows you to control the jet of active liquid without an external pressure source - due to the existing pressure drop on both sides of the shell.
Использование газового потока от внешнего источника давления для создания высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внешнего контура, является одним из вариантов использования изобретения. The use of a gas stream from an external pressure source to create a high-speed thin gas jet blown from the channel side of the external circuit is one of the uses of the invention.
Аналогичным образом пристенное выдувание высокоскоростной тонкой газовой струи на поверхности обечайки смесителя в концевой области со стороны канала внутреннего контура исключает условия для возникновения отрыва воздушного потока, возникающие, когда форму расширяющегося канала имеет выходной канал внутреннего контура. Эта струя, в свою очередь, отделяет пограничный слой на поверхности обечайки смесителя от газового потока внутреннего контура ниже точки выдува и также препятствует торможению газового потока, неизбежному в этой области, и снижению его кинетической энергии. Similarly, the wall blowing of a high-speed thin gas jet on the surface of the mixer shell in the end region from the side of the internal circuit channel eliminates the conditions for the separation of the air flow arising when the shape of the expanding channel has the output channel of the internal circuit. This jet, in turn, separates the boundary layer on the surface of the shell of the mixer from the gas flow of the internal circuit below the blowing point and also prevents the inhibition of the gas flow, inevitable in this area, and the reduction of its kinetic energy.
Подаваемая активная струя в то же время благоприятно воздействует на течение потока не только ниже точки выдува, но и выше этой точки, так как оказывает одновременно эжектирующее воздействие на течение потока выше данной точки. The active jet supplied at the same time favorably affects the flow flow not only below the blowing point, but also above this point, since it also has an ejective effect on the flow flow above this point.
Использование воздушного потока внешнего контура в качестве высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внутреннего контура, позволяет осуществлять управление струей активного газа без внешнего источника давления - за счет существующего перепада давления по обеим сторонам обечайки. The use of the air flow of the external circuit as a high-speed thin gas jet blown from the side of the channel of the internal circuit allows controlling the active gas stream without an external pressure source - due to the existing pressure drop on both sides of the shell.
Использование газового потока от внешнего источника давления для создания высокоскоростной тонкой газовой струи, выдуваемой со стороны канала внутреннего контура, является одним из вариантов использования изобретения. The use of a gas stream from an external pressure source to create a high-speed thin gas jet blown from the side of the channel of the internal circuit is one of the uses of the invention.
Выполнение обечайки смесителя с расположенными в срединной части створок в плоскости поперечного сечения профилированными щелевыми отверстиями, снабженными направляющими козырьками со стороны канала внешнего контура, позволяет создавать пристенное выдувание высокоскоростной тонкой газовой струи на поверхности обечайки смесителя в концевой области со стороны канала внешнего контура, используя газовый поток внутреннего контура. Performing a mixer shell with profiled slit openings located in the middle of the flaps in the cross-sectional plane provided with guide visors from the side of the channel of the external circuit allows you to create a wall-mounted blowing of a high-speed thin gas jet on the surface of the mixer shell in the end region from the channel side of the external circuit using gas flow internal contour.
Выполнение обечайки с расположенными в срединной части створок в плоскости поперечного сечения дополнительными профилированными щелевыми отверстиями, снабженными направляющими козырьками со стороны канала внутреннего контура, позволяет создавать пристенное выдувание высокоскоростной тонкой газовой струи на поверхности обечайки смесителя в концевой области со стороны канала внутреннего контура, используя воздушный поток внешнего контура. The execution of the shell with additional profiled slotted holes located in the middle part of the flaps in the plane of the cross section provided with guide visors from the side of the channel of the internal circuit allows you to create a wall-mounted blowing of a high-speed thin gas stream on the surface of the shell of the mixer in the end region from the side of the channel of the internal circuit using air flow external circuit.
Расположение дополнительных профилированных щелевых отверстий в одной плоскости поперечного сечения с основными профилированными щелевыми отверстиями поочередно обеспечивает отсос приторможенного потока с поверхности обечайки со стороны внешнего контура за счет эжекции газовым потоком внутреннего контура, тем самым предотвращается отрыв потока на части поверхности обечайки со стороны внешнего контура и в то же время предотвращается отрыв потока со стороны внутреннего контура, если регулируемые створки обечайки повернуты на прикрытие канала внешнего контура. The location of additional profiled slotted holes in the same cross-sectional plane with the main profiled slotted holes alternately ensures suction of the braked flow from the surface of the shell from the side of the external circuit due to ejection by the gas stream of the internal circuit, thereby preventing flow separation on part of the surface of the shell from the side of the external circuit and at the same time, flow separation from the inner side is prevented if the adjustable shell flaps are turned by ytie channel outer loop.
Расположение плоскости размещения дополнительных профилированных щелевых отверстий перед плоскостью размещения основных профилированных щелевых отверстий по ходу движения потока является одним из вариантов исполнения устройства. The location of the plane of placement of additional profiled slotted holes in front of the plane of placement of the main profiled slotted holes in the direction of flow is one embodiment of the device.
Расположение плоскости размещения дополнительных профилированных щелевых отверстий за плоскостью размещения основных профилированных щелевых отверстий по ходу движения потока является другим вариантом исполнения устройства. The location of the plane of placement of additional profiled slotted holes behind the plane of placement of the main profiled slotted holes in the direction of flow is another embodiment of the device.
Расположение образующих направляющих козырьков параллельно образующей регулируемых створок позволяет ориентировать высокоскоростную тонкую газовую струю строго вдоль поверхности обечайки смесителя. The location of the generatrix of the guiding visors parallel to the generatrix of the adjustable flaps allows you to orient the high-speed thin gas stream strictly along the surface of the shell of the mixer.
Расположение осей основных и дополнительных профилированных щелевых отверстий под острым углом по отношению к продольной оси смесителя обеспечивает безударный вход высокоскоростной тонкой газовой струи в щелевое отверстие. The location of the axes of the main and additional profiled slotted holes at an acute angle with respect to the longitudinal axis of the mixer provides an unstressed entry of a high-speed thin gas stream into the slotted hole.
Выполнение профилированных щелевых отверстий в поперечном сечении в форме суживающихся каналов в направлении движения потока способствует формированию высокоскоростной газовой струи. The implementation of the profiled slotted holes in the cross section in the form of tapering channels in the direction of flow movement contributes to the formation of a high-speed gas jet.
Снабжение профилированных щелевых отверстий дополнительными направляющими козырьками, выполненными в виде части обечайки, отогнутой навстречу набегающему потоку со стороны, противоположной месторасположению основных козырьков, позволяет более точно ориентировать воздушный поток, формирующий активную газовую струю, и обеспечивает безударный вход потока в профилированное щелевое отверстие, что уменьшает потери энергии. The provision of the profiled slotted openings with additional guide visors made in the form of a part of the shell bent towards the incoming flow from the side opposite to the location of the main visors allows more accurate orientation of the air flow forming the active gas stream and ensures an unshocked flow inlet into the profiled slotted hole, which reduces energy loss.
Таким образом, заявляемая группа изобретений связана единым изобретательским замыслом. Thus, the claimed group of inventions is associated with a single inventive concept.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема типового двухконтурного турбореактивного двигателя с предлагаемым смесителем, на фиг. 2 вынесен увеличенный фрагмент I смесителя в нейтральном положении регулируемых створок, на фиг. 3 вынесен увеличенный фрагмент I смесителя в положении регулируемых створок на прикрытие канала внешнего контура, на фиг. 4 вынесен увеличенный фрагмент I смесителя в положении регулируемых створок на раскрытие канала внешнего контура, на фиг. 5 - вид А на фиг. 1, развертка цилиндрической поверхности обечайки смесителя в нейтральном положении регулируемых створок, на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.5 регулируемой створки обечайки смесителя с основным профилированным щелевым отверстием и направляющими козырьками. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a typical dual-circuit turbojet engine with the proposed mixer, FIG. 2 shows an enlarged fragment I of the mixer in the neutral position of the adjustable wings; in FIG. 3 shows an enlarged fragment I of the mixer in the position of the adjustable flaps to cover the channel of the external circuit, in FIG. 4 shows an enlarged fragment I of the mixer in the position of the adjustable flaps to open the channel of the external circuit, in FIG. 5 is a view A in FIG. 1, a scan of the cylindrical surface of the mixer shell in the neutral position of the adjustable flaps; FIG. 6 is a section BB in FIG. 5 of the adjustable shell of the mixer shell with the main profiled slotted hole and guide visors.
Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит вентилятор 1, внешний контур 2 со смесителем в виде обечайки 3 с регулируемыми створками 4 на выходе, внутренний контур 5 с последовательно расположенными в нем по ходу движения воздушного потока подпорной ступенью 6, компрессором высокого давления 7, камерой сгорания 8 и турбинами 9, 10 соответственно высокого и низкого давлений. Обечайка 3 смесителя выполнена с расположенными в срединной части регулируемых створок 4 в плоскости поперечного сечения профилированными щелевыми отверстиями 11, снабженными направляющими козырьками 12 со стороны канала внешнего контура 2. В частном случае исполнения обечайка 3 выполнена с расположенными в срединной части створок 4 в плоскости поперечного сечения дополнительными профилированными щелевыми отверстиями 13, снабженными направляющими козырьками 14 со стороны канала внутреннего контура 5. В преимущественном варианте исполнения плоскость размещения дополнительных профилированных щелевых отверстий 13 расположена перед плоскостью размещения основных профилированных щелевых отверстий 11 по ходу движения потока (см. фиг. 5), что обуславливается технологическими соображениями. The turbofan engine contains a fan 1, an external circuit 2 with a mixer in the form of a shell 3 with adjustable leaves 4 at the outlet, an internal circuit 5 with a booster stage 6, a high-pressure compressor 7, a combustion chamber 8 and turbines, sequentially located in it along the air flow 9, 10, respectively, high and low pressures. The mixer shell 3 is made with profiled slotted
В других вариантах исполнения дополнительные профилированные щелевые отверстия 13 могут быть расположены в одной плоскости поперечного сечения с основными профилированными щелевыми отверстиями 11 поочередно (на чертеже не показано) или же плоскость их размещения может быть расположена за плоскостью размещения основных профилированных щелевых отверстий 11 по ходу движения потока (на чертеже не показано). In other embodiments, additional profiled slotted
Образующие направляющих козырьков 12, 14 расположены параллельно образующей регулируемых створок 4. Оси профилированных щелевых отверстий 11 направлены под острым углом по отношению к продольной оси смесителя, вершина которого направлена навстречу движению потока. Оси дополнительных профилированных щелевых отверстий 13 направлены под острым углом по отношению к продольной оси смесителя, вершина которого направлена по ходу движения потока. Профилированные щелевые отверстия 11, 13 в поперечном сечении имеют форму суживающихся каналов в направлении движения потока (см. фиг.6). Профилированные щелевые отверстия 11, 13 снабжены дополнительными направляющими козырьками 15, 16, выполненными в виде части обечайки, отогнутой навстречу набегающему потоку со стороны, противоположной месторасположению основных козырьков 12, 14. The generatrix of the guide peaks 12, 14 are parallel to the generatrix of the adjustable flaps 4. The axes of the profiled slotted
Оборудование смесителя регулируемыми створками 4 с профилированными щелевыми отверстиями 11, 13, снабженными направляющими козырьками 12, 13, позволяет предотвратить или затянуть отрыв потока с регулируемых створок 4 смесителя. The mixer equipment with adjustable flaps 4 with profiled slotted
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
При перекладке регулируемых створок 4 смесителя на некоторый угол φ на раскрытие внешнего контура 2 (см. фиг.4) поток, обтекающий выпуклую часть смесителя, образованную обечайкой 3 и створками 4, будет разгоняться, и его давление в этой части уменьшается. На вогнутой стороне смесителя (с противоположной стороны) течение будет сопровождаться повышением давления. Под действием образующегося перепада давления часть потока, перемещающаяся вдоль вогнутой стороны смесителя, направляемая дополнительными козырьками 15, поступает в профилированные щелевые отверстия 11, откуда подается на верхнюю поверхность створок 4. Суживающаяся форма канала щелевых отверстий 11 позволяет разогнать поток и сформировать высокоскоростную струю, которая направляющими козырьками 12 ориентируется вдоль верхней поверхности створок 4, создавая тонкую пристенную газовую струю. Струи, выдуваемые через каждое из щелевых отверстий 11, в совокупности образуют на поверхности регулируемых створок 4 смесителя тонкую газовую оболочку. В месте выдува увеличивается скорость потока, за счет эжекции отсасывается пограничный слой с верхней части регулируемых створок 4 и сдувается с нижней их части в направлении движения потока. Удаление газа, наиболее приторможенного в пограничном слое, приводит к смещению точки отрыва потока к задней кромке 17 регулируемых створок 4 или к полному устранению отрыва потока при данном угле установки створок 4. When transferring the adjustable valves 4 of the mixer to a certain angle φ to open the outer contour 2 (see Fig. 4), the flow flowing around the convex part of the mixer formed by the shell 3 and the wings 4 will accelerate, and its pressure in this part decreases. On the concave side of the mixer (on the opposite side), the flow will be accompanied by an increase in pressure. Under the action of the resulting pressure drop, a part of the stream moving along the concave side of the mixer, guided by
При перекладке регулируемых створок 4 в направлении периферии двигателя - на закрытие канала внешнего контура 2 выпуклой оказывается поверхность смесителя, образованная поверхностями обечайки 3 и регулируемых створок 4 со стороны канала внутреннего контура 5. Для предотвращения отрыва потока служат дополнительные профилированные щелевые отверстия 13. Процесс формирования высокоскоростной тонкой газовой струи в данном случае аналогичен рассмотренному выше. When shifting the adjustable leaves 4 in the direction of the periphery of the engine — to close the channel of the external circuit 2, the mixer surface formed by the surfaces of the shell 3 and adjustable valves 4 on the side of the channel of the internal circuit 5 is convex. To prevent separation of the flow, additional profiled slotted
Одним из вариантов реализации заявляемого способа является использование внешнего источника давления для формирования высокоскоростной тонкой газовой струи. В этом случае в качестве внешнего источника давления может быть использован газовый поток за компрессором 7 авиационного двигателя или воздушный поток внешнего контура 2, подводимый по системе трубопроводов и каналов к поверхности регулируемых створок 4 (на чертеже не показано). One embodiment of the proposed method is the use of an external pressure source to form a high-speed thin gas jet. In this case, the gas stream behind the compressor 7 of the aircraft engine or the air stream of the external circuit 2, supplied through a system of pipelines and channels to the surface of the adjustable valves 4 (not shown) can be used as an external pressure source.
Таким образом, за счет обеспечения безотрывного характера течения газовых потоков на поверхности обечайки смесителя двухконтурного турбореактивного двигателя как со стороны канала внешнего контура, так и со стороны канала внутреннего контура достигается расширение диапазона устойчивой работы вентилятора двигателя и одновременно снижение уровня шума. Кроме того, снижаются потери энергии на смешение потоков и обеспечивается достаточно равномерное поле скоростей и давления на выходе из смесителя. Thus, by ensuring the uninterrupted nature of the flow of gas flows on the shell surface of the mixer of a dual-circuit turbojet engine both from the side of the channel of the external circuit and from the channel of the internal circuit, an extension of the range of stable operation of the engine fan and at the same time reduction of noise level is achieved. In addition, energy losses due to mixing of flows are reduced and a fairly uniform field of velocities and pressure at the outlet of the mixer is provided.
Литература
1. Пономарев Б. А. Настоящее и будущее авиационных двигателей / - М.: Воениздат, 1982 г., с. 41-42, рис. 21.Literature
1. Ponomarev B. A. Present and future of aircraft engines / - M.: Military Publishing House, 1982, p. 41-42, fig. 21.
2. Пономарев Б. А. Настоящее и будущее авиационных двигателей / - М.: Воениздат, 1982 г., с. 231-232, рис. 112. 2. Ponomarev B. A. Present and future of aircraft engines / - M.: Military Publishing, 1982, p. 231-232, fig. 112.
3. Грейцер Е.М. Явление срыва потока в осевых компрессорах / Теоретические основы инженерных расчетов, М.: Мир, 1980 г., N 2, с. 72-97. 3. Greitser EM The phenomenon of flow stall in axial compressors / Theoretical foundations of engineering calculations, M .: Mir, 1980, N 2, p. 72-97.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116390/06A RU2144621C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method of providing stable operation of fan of double-flow turbojet engine and mixer for implementing this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116390/06A RU2144621C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method of providing stable operation of fan of double-flow turbojet engine and mixer for implementing this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2144621C1 true RU2144621C1 (en) | 2000-01-20 |
Family
ID=20210036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98116390/06A RU2144621C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method of providing stable operation of fan of double-flow turbojet engine and mixer for implementing this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2144621C1 (en) |
-
1998
- 1998-09-01 RU RU98116390/06A patent/RU2144621C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5947412A (en) | Jet engine noise suppressor assembly | |
| US5155993A (en) | Apparatus for compressor air extraction | |
| US9745918B2 (en) | Gas turbine engine with noise attenuating variable area fan nozzle | |
| US3053340A (en) | Noise suppression nozzle | |
| US3854286A (en) | Variable bypass engines | |
| EP2157305B1 (en) | Gas turbine engine with variable area fan nozzle | |
| US4072008A (en) | Variable area bypass injector system | |
| JP5241215B2 (en) | Passive guidance system and method for aircraft engine nozzle fluids | |
| RU2504681C2 (en) | Gas turbine engine | |
| US5216878A (en) | Mixed exhaust flow supersonic jet engine and method | |
| RU2318122C2 (en) | Diffuser for gas turbine engine | |
| US4012165A (en) | Fan structure | |
| CN110259600A (en) | Double outer adaptive cycle engines of culvert | |
| JPH11166451A (en) | Chevron type exhaust nozzle | |
| JP2004530078A (en) | Exhaust flow guide for jet noise reduction | |
| US5222359A (en) | Nozzle system and method for supersonic jet engine | |
| JP2624614B2 (en) | Combined ramjet and turbojet engine | |
| US5231825A (en) | Method for compressor air extraction | |
| JP6126095B2 (en) | Nozzle structure and manufacturing method of nozzle structure | |
| US20040244357A1 (en) | Divergent chevron nozzle and method | |
| CN112502853A (en) | Nozzle, jet engine and jet aircraft equipped with same | |
| US5826424A (en) | Turbine bypass engines | |
| JP2007170397A (en) | Propulsion system for producing thrust and nozzle for forming fluid throat | |
| RU2144621C1 (en) | Method of providing stable operation of fan of double-flow turbojet engine and mixer for implementing this method | |
| CN117028059A (en) | Separate exhaust throat offset type pneumatic vector spray pipe based on variable cycle engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20010902 |