RU2484278C1

RU2484278C1 - Adjustable supersonic nozzle of jet turbine engine

Info

Publication number: RU2484278C1
Application number: RU2012103245/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Пырков; Александр Валерьевич Демченко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн")
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-06-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: adjustable supersonic nozzle includes a housing, converging flaps that are hinged to it and connected to diverging flaps, a synchronisation mechanism, actuating hydraulic cylinders of converging flaps and external flaps. The synchronisation mechanism is made in the form of levers hinged through tie-rods to adjacent converging flaps. Each external flap is hinged at its front end to the turning lever of adjacent converging flaps, and its middle part is connected through additional tie-rods to adjacent diverging flaps. Each actuating hydraulic cylinder is arranged between adjacent external flaps across the nozzle longitudinal axis.

EFFECT: invention allows improving the nozzle reliability and life owing to damping vibrations of diverging flaps.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей (ТРД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, and in particular to the design of nozzles of turbojet engines (turbojet engines).

Известно регулируемое сверхзвуковое сопло ТРД, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему сходящиеся створки, соединенные с расходящимися створками, и механизм синхронизации, выполненный в виде рычагов, шарнирно соединенных через тяги со смежными сходящимися створками, гидроцилиндры привода последних и внешние створки. Между смежными внешними створками установлены пневмоцилиндры (см. патент РФ №1009150 класса F02K 1/12, опубл. в 1996 г.).An adjustable supersonic nozzle of a turbojet engine is known, comprising a housing, converging flaps pivotally attached to it, connected to diverging flaps, and a synchronization mechanism made in the form of levers pivotally connected via rods to adjacent converging flaps, the drive hydraulic cylinders of the latter and external flaps. Between adjacent external flaps installed pneumatic cylinders (see RF patent No. 1009150 class F02K 1/12, publ. In 1996).

Недостатком указанного сопла является ненадежное управление срезом сопла и большая масса, так как ближе к срезу сопла между внешними створками устанавливается «браслет» пневмоцилиндров, не обеспечивающих устранение колебаний расходящихся створок, которые могут возникать при работе сопла, и увеличивающих массу сопла, так как являются дополнительным механизмом к гидроцилиндрам поворота сходящихся створок.The disadvantage of this nozzle is the unreliable control of the nozzle exit and a large mass, since closer to the nozzle exit between the outer wings a “bracelet” of pneumatic cylinders is installed that does not eliminate the oscillations of diverging wings that may occur during operation of the nozzle, and increase the mass of the nozzle, as it is an additional a mechanism for turning cylinders of converging sashes.

Задачей изобретения является обеспечение демпфирования колебаний расходящихся створок, возникающих при работе сопла.The objective of the invention is the provision of damping oscillations of diverging flaps that occur during operation of the nozzle.

Указанная задача решается тем, что в известном регулируемом сверхзвуковом сопле ТРД, содержащем корпус, шарнирно прикрепленные к нему сходящиеся створки, соединенные с расходящимися створками, и механизм синхронизации, выполненный в виде рычагов, шарнирно соединенных через тяги со смежными сходящимися створками, гидроцилиндры привода последних и внешние створки, согласно изобретению, каждая внешняя створка передним концом шарнирно соединена с рычагом поворота смежных сходящихся створок, а ее средняя часть соединена дополнительными тягами со смежными расходящимися створками, причем каждый гидроцилиндр привода створок размещен между смежными внешними створками поперек продольной оси сопла.This problem is solved by the fact that in the known adjustable supersonic nozzle of the turbojet engine, comprising a housing, converging flaps articulated to it, connected to diverging flaps, and a synchronization mechanism made in the form of levers pivotally connected through traction with adjacent converging flaps, the drive cylinders of the latter and external flaps according to the invention, each external flap with its front end is pivotally connected to a rotation lever of adjacent converging flaps, and its middle part is connected by additional t pits with adjacent diverging flaps, with each flap drive cylinder placed between adjacent external flaps across the longitudinal axis of the nozzle.

При таком выполнении устройства вводится гидравлическое управление срезом сопла вместо пневматического. Гидроцилиндрами регулируется как критическое сечение сопла, так и сечение среза, что позволяет устранять колебания расходящихся створок, а также существенно уменьшить массу сопла.With this embodiment of the device, hydraulic control of the nozzle exit is introduced instead of pneumatic. Hydraulic cylinders control both the critical section of the nozzle and the cross section of the cut, which eliminates fluctuations in diverging flaps and significantly reduces the mass of the nozzle.

На фиг.1 изображен продольный разрез сопла с единым приводом;Figure 1 shows a longitudinal section of a nozzle with a single drive;

на фиг.2 - сечение А-А - конструкция подвески гидроцилиндров;figure 2 - cross section aa - suspension design of hydraulic cylinders;

на фиг.3 - сечение Б-Б - показано соединение рычагов, внешних створок и тяг поворота сходящихся створок;figure 3 - section BB - shows the connection of levers, external flaps and tie rods converging flaps;

на фиг.4 - сечение В-В - соединение внешних створок тягами с расходящимися створками.figure 4 - section bb - connection of the outer wings of the rods with diverging wings.

Сопло содержит корпус 1 (фиг.1), на котором шарнирно установлены сходящиеся створки 2 с подвижно присоединенными расходящимися створками 3, рычаги 4, которые через тяги 5 соединены со смежными сходящимися створками 2 (сечение Б-Б). К рычагам 4 через оси 6 (сечение Б-Б) присоединены внешние створки 7, которые в средней части соединены дополнительными тягами 8 с расходящимися створками 3 (фиг.1 и сечение В-В на фиг.4). Между каждой парой смежных внешних створок 7 поперечно продольной оси сопла установлены гидроцилиндры 9, которые через оси 10 присоединяются к проушинам кронштейнов 11, подвешенных на осях 12 к аркам 13, которые прикреплены к внешним створкам 7 болтами 14.The nozzle contains a housing 1 (Fig. 1), on which converging flaps 2 are pivotally mounted with movably connected diverging flaps 3, levers 4, which are connected via connecting rods 5 to adjacent converging flaps 2 (section B-B). To the levers 4 through the axis 6 (section BB) external flaps 7 are attached, which in the middle part are connected by additional rods 8 with diverging flaps 3 (Fig. 1 and section BB in Fig. 4). Between each pair of adjacent outer flaps 7 of the transverse longitudinal axis of the nozzle, hydraulic cylinders 9 are installed, which are connected through the axes 10 to the eyes of the brackets 11, suspended on the axles 12 to the arches 13, which are attached to the outer flaps 7 by bolts 14.

Между внешними створками 7 и рычагами 4 устанавливаются телескопические регулируемые механизмы 15 (фиг.1), которые дают возможность при установленном критическом сечении сопла поворачиваться его сверхзвуковой части в пределах хода своих штоков.Between the external flaps 7 and the levers 4, telescopic adjustable mechanisms 15 are installed (Fig. 1), which make it possible, when the critical section of the nozzle is installed, to rotate its supersonic part within the course of its rods.

На днищах рычагов 4, образующих часть внешнего контура, неподвижно закреплены упругие элементы 16, другим концом подвижно соединенные с днищами внешних створок.On the bottoms of the levers 4, forming part of the outer contour, the elastic elements 16 are fixedly fixed, the other end being movably connected to the bottoms of the outer wings.

Расстояния (плечи) от мест подвески гидроцилиндров 9 на внешних створках до мест соединения с тягами сходящихся и расходящихся створок выбираются при конструировании оптимальными в зависимости от соотношений сил, возникающих на тягах 5 и 8 на основных режимах работы сопла.Distances (shoulders) from the places of suspension of the hydraulic cylinders 9 on the external flaps to the places of connection with the rods of converging and diverging flaps are selected when designing optimal depending on the ratio of forces arising on the rods 5 and 8 in the main modes of operation of the nozzle.

На днищах рычагов 4, образующих часть внешнего контура, неподвижно закреплены упругие элементы 16, на другом конце установленные подвижно в зацепление с днищами внешних створок.On the bottoms of the levers 4, forming part of the external contour, the elastic elements 16 are fixedly fixed, at the other end they are mounted movably in meshing with the bottoms of the external flaps.

При работе двигателя на сходящиеся и расходящиеся створки действует давление от газового потока, а в гидроцилиндры подается рабочее тело, например керосин, с давлением, удерживающим сходящиеся и расходящиеся створки через тяги 5 и дополнительные тяги 8 в определенном положении, обеспечивающем заданную площадь критического и выходного сечений сопла. При этом телескопический механизм на расчетных режимах сопла находится в одном из промежуточных положений.When the engine is running, the converging and diverging flaps are pressurized by the gas flow, and a working fluid, such as kerosene, is supplied to the hydraulic cylinders with the pressure holding the converging and diverging flaps through the rods 5 and additional rods 8 in a certain position, providing a given critical and output cross-sectional area nozzles. In this case, the telescopic mechanism in the design modes of the nozzle is in one of the intermediate positions.

При работе сопла на нерасчетных и переходных режимах телескопические механизмы работают на упорах, а именно в раскрытом положении при недорасширении сопла (внешние створки полностью раскрыты), а в сжатом положении при перерасширении сопла (внешние створки прикрыты).When the nozzle operates in off-design and transient modes, the telescopic mechanisms work on the stops, namely in the open position when the nozzle is not expanding (the outer flaps are fully open), and in the compressed position when the nozzle is over-expanding (the outer flaps are covered).

Таким образом, при работе сопла гидроцилиндры 9, рычаги 4, внешние створки 7, тяги 5 и дополнительные тяги 8 образуют механизм привода и синхронизации сходящихся и расходящихся створок.Thus, when the nozzle is operating, the hydraulic cylinders 9, levers 4, external flaps 7, rods 5 and additional rods 8 form a drive and synchronization mechanism for converging and diverging flaps.

Предложенное устройство позволяет не устанавливать дополнительный механизм привода и синхронизации расходящихся створок, что существенно уменьшает массу сопла.The proposed device allows not to install an additional drive mechanism and synchronization of diverging flaps, which significantly reduces the mass of the nozzle.

Корректировка выходного сечения сопла посредством гидроцилиндров позволяет устранять колебания расходящихся створок, так как при их возникновении гидроцилиндры являются гидравлическим демпфером, что увеличивает надежность и ресурс сопла.Correction of the outlet cross section of the nozzle by means of hydraulic cylinders allows to eliminate fluctuations of diverging flaps, since when they occur, hydraulic cylinders are a hydraulic damper, which increases the reliability and resource of the nozzle.

Claims

An adjustable supersonic nozzle of a turbojet engine containing a housing, converging flaps articulated to it, connected to diverging flaps, and a synchronization mechanism made in the form of levers pivotally connected through rods to adjacent converging flaps, the drive hydraulic cylinders of the latter and external flaps, characterized in that each outer sash with its front end is pivotally connected to the lever of rotation of adjacent converging sashes, and its middle part is connected by additional links with adjacent races dyaschimisya flaps, each hydraulic cylinder actuator disposed between adjacent flaps external flaps transversely to the longitudinal axis of the nozzle.