УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F02K3/04 

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях.

Известно устройство распределения воздуха через составные части двигателя изменяемого рабочего процесса (ТРДИ), содержащее три створки для переключения модулей на последовательный или параллельный режим работы [1]
Недостатком данного устройства является значительное увеличение длины силовой установки в целом из-за ограничений, накладываемых на угол установки створок для поворота потока воздуха с целью исключения больших потерь полного давления.

Известно также устройство распределения воздуха через составные части ТРДИ, содержащее неподвижный и поворотный барабаны перепускного механизма, помещенные между вентилятором и компрессором высокого давления (прототип) [2]
При малой скорости полета воздух из-за вентилятора поступает во второй контур через барабаны перепускного механизма, а в компрессор высокого давления непосредственно от воздухозаборника и смежные секции барабанов перепускного механизма. При этом обеспечивается большая степень двухконтурности.

На сверхзвуковых скоростях полета перепускной механизм за счет поворота повторного барабана переключается в режим малой двухконтурности. При этом двигатель работает как ТРД. Во втором контуре давление создается за счет сжатия воздуха в воздухозаборнике.

Недостатком данного устройства является возможность выброса воздуха из-за вентилятора в воздухосборник в процессе перемещения поворотного барабана из одного крайнего положения в другое за счет неполного совмещения ячеек барабанов перепускного механизма. Так как это перемещение осуществляется на сверхзвуковых скоростях полета, то возможен помпаж воздухозаборника.

Целью изобретения является предотвращение помпажа воздухозаборника на режимах переключения ТРДИ.

Это достигается тем, что на входе в боковой канал подвода воздуха от воздухозаборника к поворотному барабану установлена створка, связанная с силовым цилиндром, соединенным посредством трубопроводов со сливным жиклером и плоским клапаном, размещенным на рычаге, опирающимся через шток на мембрану измерительного устройства. Целенаправленное управление положением створки, установленной на входе в боковой канал, позволяет исключить обратное течение воздуха из-за вентилятора в воздухозаборник в процессе движения поворотной части распределителя из одного крайнего положения в другое. Изменение положения створки, определяющей расход воздуха через боковой канал, осуществляется по перепаду давлений воздуха в лобовом и боковом каналах, величина которого измеряется мембраной измерительного устройства и зависит от положения поворотной части распределителя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства распределения воздуха через составные части ТРДИ; на фиг. 2а, б представлена конструктивно-компоновочная схема ТРДИ для реализации предлагаемого устройства; на фиг. 3а, б представлен общий вид секций перепускного механизма, а также порядок движения воздуха при крайних положениях поворотного барабана; на фиг. 4а, б результаты расчета тяги и удельного расхода топлива ТРДИ, на которой предполагается установка данного устройства.

Устройство распределения воздуха через составные части ТРДИ состоит из поворотного 18 и неподвижного 19 барабанов перепускного механизма, створки 1 (фиг. 2б), поршня 2 с силовым цилиндром 14, подводящих жиклеров 6, 13, сливного жиклера 12 постоянной производительности, сливного жиклера 5 переменной производительности, плоского клапана 7, рычага 8, мембраны 10, штока 9 (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

На упругую мембрану 10 воздействует давление воздуха в боковом 16 (фиг. 2б) и лобовом 15 воздухозаборных каналах, подводимого в подмембранную и надмембранную полости соответственно. На дозвуковых скоростях полета створка 1 закрыта (фиг. 2а), поэтому в секции верхнего яруса поворотного барабана 1 (фиг. 3а) воздух не поступает. Весь воздух из-за вентилятора подается в секции нижнего яруса поворотного барабана 18 и направляется далее в неподвижный барабан 19 в секции I и через открывшуюся флюгерную створку в секции II и далее во внешний контур двигателя, а также в секции III и далее во внутренний контур двигателя. Вентилятор 17 и компрессор 20 при этом включены последовательно.

Так как секции II и IV неподвижного барабана 19 имеют общий выход, то воздух из-за вентилятора с давлением P_вл^*=P_в^* ˙π_вл^* через секцию IV попадает в верхний ярус поворотного барабана 18 и далее в боковой воздухозаборный канал (фиг. 2а). Поскольку P_вл^*>P_в^* на величину π_вл^*, то мембрана 10 (фиг. 1), прогибаясь вверх, обеспечивает поворот рычага 8 на прикрытие сливного жиклера 5 плоским клапаном 7. За счет подвода топлива от регулятора постоянного давления (РДП) через жиклер 6 давление в командной полости 3 возрастает, обеспечивая надежное удержание поршня 2 в положении "створка 1 закрыта". Двигатель работает как двухконтурный с передним расположением вентилятора со смещением потоков контуров (фиг. 2а).

На переходных режимах по мере движения поворотного барабана 18 (фиг. 3а) уменьшается площадь подвода воздуха через секцию III неподвижного барабана 19 из-за вентилятора к компрессору высокого давления. Так как пропускная способность компрессоров высокого давления при этом не изменяется, то давление воздуха в секции III уменьшается. Поскольку в процессе движения поворотного барабана 18 происходит соединение его верхнего яруса в секцией III, то давление в боковом канале 16 (фиг. 2а), а следовательно, и под мембраной 10 (фиг. 1) также уменьшается. Мембрана 10, прогибаясь вниз, повернет рычаг 8 по часовой стрелке. Последний открывает слив топлива через жиклер 5. Давление в командной полости 3 уменьшается. Поршень 2, перемещаясь влево, обеспечивает открытие створки 1. При этом воздух через боковой воздухозаборный канал 16 (фиг. 2б), верхний ярус поворотного барабана 18 (фиг. 3б), секцию III неподвижного барабана 19 поступает в компрессор высокого давления 20, минуя вентилятор 17 (фиг. 2б). Весь воздух из-за вентилятора направляется во внешний контур.

Двигатель переходит на режим параллельной работы вентилятора и компрессора. При этом за счет подключения компрессора высокого давления непосредственно к воздухозаборнику на 45-60% возрастет суммарный расход воздуха через двигатель, что позволяет при меньших значениях P_уд, C_уд получить более высокие значения тяги на сверхзвуковых режимах полета (на 11-45,5% больше по сравнению с исходной схемой ТРДДФ).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет решить проблему применения поворотного распределителя на ТРДИ с последовательным и параллельным подключением компрессора высокого давления к вентилятору.

Использование: в авиадвигателестроении. Сущность изобретения: устройство содержит поворотный и неподвижный барабаны перепускного механизма, створку, поршень с силовым цилиндром. Оно также содержит сливной жиклер, плоский клапан, рычаг, мембрану со штоком. 4 ил.

УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее неподвижный и поворотный барабаны перепускного механизма, помещенного между вентилятором и компрессором высокого давления, отличающееся тем, что, с целью предотвращения помпажа воздухозаборника на режимах переключения турбореактивного двигателя, оно содержит силовой цилиндр, сливной жиклер, плоский клапан, рычаг и измерительное мембранное устройство со штоком, на входе в канал подвода воздуха от воздухозаборника к поворотному барабану дополнительно установлена створка, связанная с силовым цилиндром, соединенным трубопроводом со сливным жиклером и плоским клапаном, размещенным на рычаге, опирающимся через шток на мембрану измерительного устройства.