UA54767U - Регулівне реактивне сопло авіаційного газотурбінного двигуна - Google Patents

Abstract

Регулівне реактивне сопло авіаційного газотурбінного двигуна містить співвісні зовнішні й внутрішні стулки, взаємозв'язані шарнірно із силовими опорними частинами двигуна, а між собою - важелями із шарнірами. Внутрішні стулки на їхньому вході підвішені через шарніри на опорному корпусі форсажної камери згоряння й приєднані до тришарнірного важеля. Кожен шток гідроприводу й тришарнірний важіль безпосередньо з'єднані між собою загальним шарніром. Ще одним шарніром кожний зазначений тришарнірний важіль закріплений безпосередньо на опорному корпусі форсажної камери. У вихідній порожнині між зазначеними кожною зовнішньою й внутрішньою стулками розміщені й шарнірно взаємозв'язані з тими й іншими додаткові тяги.

Description

роль ведучого вузла для обох контурів стулок соп- Передбачено заходи для обдування особливо ла. гарячих місць, зокрема, кільця навколо форсажної

Передбачається забезпечення продувки під- камери, оскільки воно використано для кріплення капотного простору двигуна. стулок сопла.

Однак відомий пристрій має надлишкову вагу З огляду на все вищевикладене, технічне рі- через множинність конструктивних зв'язків дета- шення за патентом 5 Ме 4,043,509 обрано як лей і вузлів. прототип технічного рішення, яке заявляється.

З опису до патенту 5 Мо 4,043,509, кл. 5 Слід зазначити, що у відомому рішенні взавє- 239/265.41, «Система активації вихлопного при- мозв'язки стулок сопла, зовнішніх й внутрішніх, строю турбореактивного двигуна», заявленого такі, що стулки внутрішні потрібно розцінювати, як 13.05.1976 р. Сепега! ЕіІесійс, відомо вісесиметри- ведені. При цьому прототип конструктивно трохи чне регулівне сопло, взаємодіюче з єдиною систе- ускладнений, що приводить до його зайвої ваги. мою активації від гідроциліндрів з концентричними Перед авторами було поставлено задачу газодинамічними потоками газотурбінного двигуна: створити регулівне реактивне сопло для авіаційно- внутрішнім основним, за форсажною камерою, і го газотурбінного двигуна, зокрема, при викорис- концентричним зовнішнім її обтіканням. танні в ньому форсажної камери, не тільки з пози-

Тут вторинний потік, через вентилятор, або цій газодинаміки, але й можливості використання її через компресор для продувки підкапотного прос- корпуса як опорної силової частини конструкції, що тору, підключається до загальної тяги на заданих дає сукупний технічний результат, а саме: режимах. - компактність конструкції при скороченні ком-

Стулки внутрішнього сопла, своїми передніми плектації й зниженні ваги сопла, кінцями в напрямку потоку шарнірно пов'язані із - забезпечення його кінематичної стійкості в силовою частиною двигуна, а саме, з корпусом роботі на різних режимах, форсажної камери. - забезпечення геометричних і міцнісних мож-

Далі ці стулки, послідовно по їхній довжині, ливостей організації обдування як підкапотного зв'язані кожна з одним шарніром двошарнірного простору двигуна, так і аеродинамічних обводів важеля. Другий його шарнір з'єднаний із тришарні- кормової частини літака на заданих режимах. рним важелем типу «качалки». Кожна вісь хитання Поставлена задача вирішується тим, що у ві- «качалки» з'єднана з кожною передньою стулкою домому регулівному реактивному соплі авіаційного зовнішнього контуру сопла. Кожна передня зовні- двигуна зроблені вдосконалення. При цьому сопло шня стулка на вході шарнірно кріпиться до оболо- містить співвісні зовнішні й внутрішні стулки, взає- нки зовнішнього каналу двигуна, а на виході - до мозалежні шарнірно із силовими опорними части- передньої кромки кожної вихідної стулки зовніш- нами двигуна, а між собою - важелями із шарніра- нього сопла циліндричними штирями, у поздовжні ми. пази передніх кромок цих стулок. Внутрішні стулки такого сопла на вході підві-

Ті ж вихідні стулки шарнірно, але нерознімно шені шарнірами на опорному корпусі форсажної пов'язані із зовнішнім кінцевим обтічником 44 з камери згоряння і приєднані шарніром двошарнір- утворенням загальної вихідної кромки. ного важеля типу серги до тришарнірного важеля.

Третім своїм шарніром важіль -«качалка» зв'я- Останній також шарнірно взаємопов'язаний зі што- заний також шарнірно з кільцем, яке передає зу- ком гідроприводу. силля від штоків гідроциліндрів-активаторів уз- Удосконалення відомого технічного рішення довж поздовжньої осі двигуна, у тому числі й на полягають у наступному. внутрішні стулки сопла. Шток гідроприводу й тришарнірний важіль

Потік повітря через вентилятор - це потік на- безпосередньо з'єднані між собою загальним шар- вколо кожуха й далі, по зовнішній поверхні стулок ніром. При цьому кожний зазначений тришарнір- внутрішнього сопла. Потік же з отворів термостінки ний важіль ще одним шарніром закріплений також навколо форсажної камери обтікає внутрішні по- безпосередньо на опорному корпусі форсажної верхні стулок цього сопла й уливається далі у вну- камери, а в порожнині, між зазначеними кожної трішній потік на вихід із двигуна. При цьому забез- зовнішньої й внутрішньої стулками розміщені до- печується обдування термостінки форсажної даткові тяги. камери й стулок внутрішнього сопла (див. розта- Тяги шарнірно взаємозв'язані з обома стулка- шування на РІС 1). ми, як із зовнішньою, так і з внутрішньою.

На режимі прискорення всі потоки вливаються Шарнір кріплення кожної згаданої додаткової в потік за форсажною камерою. тяги до внутрішньої стулки сопла приєднаний пос-

Внутрішні стулки сопла, як продовження кожу- лідовно за шарнірним кріпленням серги тришарні- ха форсажної камери, прилягають своїми вихідни- рного важеля у напрямку до вихідної частини вну- ми кромками до входу кінцевих, умовно зовнішніх трішньої стулки. стулок сопла при повному його розкритті (див. роз- Сутність технічного рішення, що заявляється, ташування на РІС 4). пояснюється кресленнями, де на:

Відоме за патентом ШО Ме 4,043,509 технічне Фіг. 1 - Схематичне зображення авіаційного рішення раціонально по конструкції, має достатній газотурбінного двигуна, де стрілками зазначений діапазон ефективно використовуваних розрахун- напрямок потоку газу, що минає із сопла, й потоку кових режимів для газотурбінних авіаційних двигу- повітря, який бере участь у обдуванні підкапотного нів, особливо з урахуванням режимів форсажної простору регулівного реактивного сопла, з виділе- камери. ними робочими положеннями (див. фрагменти І,

І); регулівного реактивного сопла З (див. Фіг. г).

Фіг. 2 - збільшений фрагмент І фіг. 1 - регулів- Кожна внутрішня стулка 5 регулівного реакти- не реактивне сопло, що заявляється, у положенні вного сопла 3, за шарніром 18 у напрямку вихідно- при мінімальних площах вихідних перерізів, обме- го перерізу зв'язана через шарнір 19, додаткову жених стулками сопла як внутрішніми, так і зовні- тягу 20 і, далі, через шарнір 21 з відповідною зов- шніми;. нішньою стулкою 8 регулівного реактивного сопла

Фіг. З - збільшений фрагмент ІІ фіг. 1 - регулів- З (див.Фіг. 2, 3). не реактивне сопло, що заявляється, у положенні Завдяки шарнірному взаємозв'язку за допомо- при максимальних площах вихідних перерізів, об- гою тяги 20 внутрішні стулки 5 відіграють роль ве- межених стулками сопла, як внутрішніми, так і зо- дучих для ведених зовнішніх стулок 8. внішніми; Регулівне сопло, що заявляється, працює, як

Фіг. 4 - збільшений фрагмент ІЇЇ поздовжнього це викладено нижче. виду фіг. 2, де дані взаємозв'язки зі силовими час- Забезпечення площ необхідного вихідного пе- тинами гідроциліндра й стулок, зовнішніх і внутрі- рерізу регулівного реактивного сопла у відповідно- шніх, об'єднаних тришарнірним важелем; сті до заданого режиму здійснюється за допомо-

Фіг. 5 - збільшений фрагмент ІМ фіг. З - регулі- гою взаємозалежної зміни положення внутрішніх вне реактивне сопло в положенні максимальних стулок 5 і зовнішніх стулок 8 регулівного реактив- площ вихідного перерізу сопла; ного сопла 3.

Авіаційний газотурбінний двигун 1 (Фіг. 1) міс- У процесі роботи двигуна на внутрішні стулки тить силове кільце 2, розміщене на виході тракту 5 регулівного реактивного сопла З діють сили від двигуна й виконуючого функцію зовнішньої силової стікаючого потоку газу й від потоку, який бере уч- опорної частини пристрою сопла 3, що заявляєть- асть в обдуванні підкапотного простору. У той же ся. час за допомогою тяги 20 також передається й

Внутрішньою, відносно силового кільця 2 зов- частина сил, що виникають на зовнішній стулці 8. нішнього корпусу двигуна 1, силовою частиною Ці сили, у свою чергу, урівноважені силами, для кріплення регулівного сопла 3, що заявляєть- що виникають від перепаду тиску на поршнях гід- ся, є корпус 4 форсажної камери згоряння (див. роциліндрів 10, і передаються через штоки 12 далі

Фіг. 2). на шарніри 14 тришарнірних важелів 13 і, далі,

Вузол регулівного реактивного сопла З (див. через двошарнірні важелі 17, на внутрішні стулки

Фіг. 2, 3, 4, 5) містить його внутрішню частину, роз- 5, забезпечуючи їм задане положення. ташовану навколо поздовжньої осі двигуна 1 на При цьому на зовнішні поверхні зовнішніх сту- виході з його форсажної камери згоряння й взає- лок 8 діють сили від потоку атмосферного повітря, мозв'язану зі згаданим корпусом 4 форсажної ка- а на внутрішні їхні поверхні - сили від потоку газу. мери. Ця частина регулівного реактивного сопла На перехідних режимах роботи двигуна стулки містить ряд внутрішніх стулок 5. регулівного реактивного сопла 3, внутрішні 5 і зов-

Внутрішні стулки 5 регулівного реактивного нішні 8, переміщаються під впливом на них штоків сопла З через шарніри 6 взаємозв'язані із внутріш- 12 гідроциліндрів 10 при зміні перепаду тиску ро- ньою опорною силовою частиною 7 вищезгаданого бочого тіла в порожнинах останніх. корпуса 4 форсажні камери згоряння. Переміщення внутрішніх 5 і зовнішніх 8 стулок

Зовнішні стулки 8 регулівного реактивного со- регулівного реактивного сопла, що заявляється, у пла 3, що оточують внутрішні стулки 5, пов'язані із положення, яке забезпечує мінімальні значення зовнішнім силовим кільцем 2 двигуна 1 за допомо- площ критичного й вихідного перерізу сопла (фіг. гою шарнірів 9. 2), відбувається при підвищенні тиску робочого

Вінець із внутрішніх стулок 5 сопла формує тіла в порожнинах нагнітання гідроциліндрів 10 в навколо поздовжньої осі внутрішній тракт у вигляді залежності від заздалегідь заданих режимів робо- усіченого конуса з положенням внутрішніх стулок 5 ти двигуна у відношенні до необхідних для літаль- залежно від розрахованого режиму роботи двигу- ного апарата. на 1. При необхідності одержати максимальні зна-

Активаторами силового впливу на положення чення площ критичного вихідного перерізу сопла стулок сопла 3, внутрішніх 5 і зовнішніх 8, є гідро- (Фіг. 3) програмується розрахункове зниження тис- циліндри 10, які пов'язані шарнірами 11 з корпусом ку робочого тіла в порожнинах нагнітання гідроци- 4 форсажної камери згоряння (див. Фіг. 2, 3). ліндрів 10.

У свою чергу, кожен гідроциліндр 10 своїм ру- Технічне рішення регулівного реактивного со- хливим штоком 12 взаємозв'язаний з поворотним пла для авіаційних двигунів, що заявляється, осо- тришарнірним важелем 13 за допомогою цилінд- бливо тих, що використовують форсажну камеру, ричного шарніра 14. дає можливість одержати максимально ефективну

Тришарнірні важелі 13 розміщені в просторі тягу двигуна на різних режимах в умовах польоту між внутрішніми 5 і зовнішніми 8 стулками сопла 3. за рахунок забезпечення необхідних площ критич-

При цьому кожен тришарнірний важіль 13, іншим ного й вихідного перерізів сопла. своїм шарніром 15, поворотно прикріплений до Випробування дослідних зразків конструкції в згаданого опорного силового корпуса 4. реальних умовах експлуатації двигунів на польот-

Третій шарнір 16 кожного тришарнірного ва- них режимах показали, що регулівне реактивне желя 13, за допомогою додаткового двошарнірно- сопло, що заявляється, дозволяє на всіх режимах го важеля у вигляді серги 17 і шарніра 18 взаємоз- ефективно реалізувати перепад тисків, який при- в'язаний безпосередньо із внутрішніми стулками 5 пускається у камері змішання, й забезпечити вен-

тиляцію підкапотного простору двигуна. дозволяє знизити масу регуівного реактивного

Це забезпечує охолодження частин двигуна й сопла, а, отже, масу й вартість самого двигуна. мінімізує втрати на донний опір, що у свою чергу - пе- т їй в нн нин в фо 152 2 в в і Й плн т шк 7-х

Й сю нд пе що КУ вони «НИ ще - і лей х і ее і І ! ! шва а М а, Рено х - - Ши уд у пе шнше ен дю ни са ШИ; М

ЛІТ Пн нн пен І ва; ль щу

Іншу дере: ох й ГА пи НН р-н з шви

ТІ 126 ех

І | І / | | І с ТЕ ее М й.

Е І ! ни па вч ї СК -8./

Н 1 . ж й ее ре і її, з - а і і Ах нд У ай і 1 / / зу са сш- / г нд льних і Мав Пп ве -ю) | ий ук т Й 17 /

Се (бю пику рен - Бо а / же що як -к блю Її І; й : и щ чи у КО

Фіг в / Й нн ш- х по ву Ша ме о пою 2, 2 858, в В Філ

Х ії сш Нд ФІ НУ;

ЕР с ее са уд І іон ДАЙ повен ш- с еВ шк а я т і» "ЖИ не я м | Ск нини я

Пн мед Ше ра Ше З 47 в тя, лак Ж / Шк ра я и ви у 7 й Шик вн х /4 -- хуттятх шт /4 в. З ше Мт Й

В в/ |З ою / ни сс В Кови ву лии й т їх ше дж

Фіг.2 р - «Бе Ше дат

К ше Ш-

І о чи їв) с ! пю я вод В Ку осв Двдетт І житт

СЯ Кота ра шин не / й у пи ви ех ДЕ х т шк шк ее МА АДАП АН ПД екв

А схдлінф з ікс Я ли / 7

Пен сен В С вав й л/ у т

Шин нин вх яв В/П ях Ма.

М ше У Й пи уч Хе Фі

Фіг. З

Комп'ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 26 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601