СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОВОРОТНЫМ ОСЕСИММЕТРИЧНЫМ РЕАКТИВНЫМ СОПЛОМ Российский патент 2000 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к стендам для испытания турбореактивных двигателей с поворотными осесимметричными сверхзвуковыми реактивными соплами и позволяет поворачивать сопло во время испытаний в одной или во всех возможных для сопла плоскостях ориентации в пространстве.

Известен стенд для испытания двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий выхлопное устройство с цилиндрическим эжектором в выхлопном устройстве [1] . Недостатком его является невозможность проводить испытания с изменяемым по направлению вектором тяги реактивным соплом из-за местных перегревов неохлаждаемых стенок эжектора.

Известен также стенд для испытания турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным реактивным соплом, содержащий устройство для закрепления испытуемого турбореактивного двигателя и установленное на выходе выхлопное устройство с эжектором, смонтированным на раме, при этом стенка внутреннего канала эжектора в районе его вертикальной плоскости снабжена продольными охлаждающими каналами [2].

Однако данный стенд позволяет проводить только кратковременные испытания на режимах с изменяемым направлением вектора тяги. Связано это с тем, что из-за круглой формы внутреннего газового канала эжектора, при повороте сопла вверх или вниз высокотемпературная газовая струя, имеющая высокую температуру и скорость, направляется прямо на внутреннюю стенку эжектора. И хотя эта стенка выполнена двухслойной, ее охлаждение недостаточно из-за ограниченного хладоресурса эжектируемого охлаждающего воздуха и механических свойств применяемых конструкционных сталей. Окружная неравномерность нагрева стенки эжектора, появляющаяся во время поворота сопла, приводит к появлению термических напряжений и, как следствие, к появлению трещин и разрушению стенки эжектора. В этом решении с этой неравномерностью не справиться и увеличением расхода охлаждающего воздуха в охлаждающих каналах. Нельзя здесь и отодвинуть стенки круглого внутреннего канала эжектора от горячего потока газа, так как в этом случае придется увеличивать диаметр эжектора и его работа станет неэффективной. Это не позволяет проводить длительные испытания турбореактивных двигателей с поворотным соплом на режимах с изменяемым направлением вектора тяги.

Задачей изобретения является, во-первых, несколько отодвинуть стенки канала эжектора от горячей струи газа в соответствии с требуемой эпюрой поворотов сопла при обеспечении при этом расчетной работы эжектора, за счет создания эллиптической формы внутреннего канала эжектора, во-вторых, исключить влияние неравномерности нагрева стенки эжектора на его работоспособность, путем раздела этой стенки на отдельные элементы - трубы, которые снимают вопрос с термическими напряжениями в стенке канала, и, в-третьих, улучшение охлаждения стенки эжектора и за счет увеличения площади теплообмена, и за счет применения в качестве охлаждающего тела воды, обладающей очень высокой теплоемкостью. Все это позволит обеспечить высокую надежность работы стенда на всех режимах работы турбореактивного двигателя с изменяемым направлением вектора тяги в пространстве, особенно с работающей форсажной камерой, без ограничения как по времени, так и по требуемым углам поворота реактивного сопла.

Указанная задача достигается тем, что в стенде для испытания турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным реактивным соплом, содержащем устройство для закрепления испытуемого турбореактивного двигателя и установленное на выходе выхлопное устройство с эжектором, смонтированным на раме, при этом стенка внутреннего канала эжектора в районе у его вертикальной плоскости снабжена продольными охлаждающими каналами, в этом стенде в поперечном сечении контур внутреннего канала эжектора выполнен эллиптическим, малая ось которого размещена в районе горизонтальной плоскости, стенка внутреннего канала эжектора и ее охлаждающие каналы, по меньшей мере, в районе вертикальной плоскости образованы двумя рядами продольных труб, в поперечном сечении оба ряда труб размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора, при этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубами внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага относительно них, а охлаждающие каналы труб подсоединены к источнику воды.

Кроме того может быть следующее:
а) Поверхность стенки внутреннего канала эжектора в районе горизонтальной плоскости выполнена в виде пластин, соединенных между собой внахлест.

б) Трубчато-пластинчатая стенка внутреннего канала эжектора шарнирно закреплена в поперечном сечении по периметру трубчатых и пластинчатых участков радиальными и U-образными радиальными сдвоенными стяжками, сопряженными с полукрюками и проушинами, закрепленными на трубах и пластинах соответственно, и на охватывающих ее эквидистантно шпангоутах, установленных и закрепленных на раме, на внутреннем ободе которых установлены опорные охватывающие ложементы для наружного ряда труб, при этом трубчатые участки выполнены из двух рядов продольных плотно уложенных труб, расположенных в шахматном порядке, оси второго ряда которых находятся на контуре эллипса, а трубы внутреннего ряда расположены внутри канала эжектора, пластинчатые участки стенки выполнены из изогнутых пластин, установленных с двух сторон от вертикальной оси, с фиксаторами в ложементах шпангоутов, расположенных на границах с трубчатыми участками, а замыкающие пластины - с фиксаторами по малой оси эллипса, торцы пучков труб снабжены радиальными боковыми патрубками, соединенными трубчатыми упругими элементами с коллекторами подвода и отвода воды, так что первый из них выполнен снизу, а второй - сверху на выходе из эжектора соответственно, эти коллекторы выполнены эллиптическими, эквидистантно пучкам труб и шпангоутам, и разделены на герметичные секции так, что образуют с пучками труб общую герметичную полость с течением воды в них и омывающих их изнутри выхлопных газов по схеме многократного прямоточно-противоточного тока теплоносителей в последовательно подключенных участках трубчато-пластинчатой стенки канала эжектора, сообщенными с дополнительными сливными коллекторами из верхнего и нижнего участков трубчато-пластинчатой стенки канала эжектора на входе и выходе из него.

в) Шарнирная подвеска трубчато-пластинчатой стенки на шпангоутах выполнена быстросъемной, на радиальных полукрюках и проушинах, закрепленных на трубах второго и внутреннего рядов и изогнутых пластинах по периферии стенки, сопряженных с радиальными и U-образными радиальными сдвоенными стяжками, закрепленными неподвижно в осевом направлении на втором от входа и предпоследнем от выхода из эжектора шпангоутах для второго ряда труб и с возможностью осевого перемещения на всех остальных шпангоутах для крепления внутреннего ряда труб, трубы нижнего участка трубчато-пластинчатой стенки снабжены перемешивающими устройствами, выполненными по схеме "труба в трубе" с витой вставкой между ними, закрепленной на внутренней трубе, заглушенной с торцов, при этом осевой шаг расположения промежуточных шпангоутов по длине эжектора и поясов крепления труб трубчато-пластинчатой стенки во второй половине эжектора выбран более чем в 1,5 раза более частым, чем в первой половине эжектора.

г) На входе в эжектор установлено защитное устройство из двух попарно установленных по большой оси эллипса секторов кругового кольца, выполненных из спрофилированных по лемнескатной огибающей пластин.

Новым здесь является то, что в этом стенде в поперечном сечении контур внутреннего канала эжектора выполнен эллиптическим, малая ось которого размещена в районе горизонтальной плоскости, стенка внутреннего канала эжектора и ее охлаждающие каналы, по меньшей мере, в районе вертикальной плоскости образованы двумя рядами продольных труб, в поперечном сечении оба ряда труб размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора, при этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубами внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага относительно них, а охлаждающие каналы труб подсоединены к источнику воды.

Выполнив внутренний канал эжектора эллиптическим, малая ось которого размещена в районе горизонтальной плоскости, мы получили возможность оптимизировать и улучшить работу эжектора выходного канала выхлопной системы в широком диапазоне тяг испытываемых двухконтурных турбореактивных двигателей с поворотными сверхзвуковыми реактивными соплами, различающимися между собой по размерности в три раза - от 10 тс до 30 тс прямой тяги. Такая форма эжектора удовлетворяет требуемой для самолета эпюре поворотов сопла, согласно которой предельный поворот реактивного сопла в вертикальной плоскости требуется большим, чем этот поворот в горизонтальной плоскости, в том числе и чисто по физиологическим особенностям организма летчика, связанными с тем, что человеческий организм плохо переносит боковые перегрузки.

Произведенные газодинамические расчеты выхлопной системы стенда головным отраслевым институтом ГИПРОНИИАВИАПРОМом показали, что эллиптическая форма эжекторного устройства наиболее удовлетворяет техническим условиям на двигатель с минимальными аэродинамическими и гидравлическими потерями, по сравнению с круглой формой, при допустимой нагрузке на крышу стенда от разрежения в боксе.

Выполнив стенки внутреннего канала эжектора и ее охлаждающие каналы, по меньшей мере, в районе вертикальной плоскости в виде двух рядов продольных труб, которые в поперечном сечении размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора, при этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубами внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага относительно них, мы заставляем стенки охлаждающих каналов, каковыми являются продольные трубы, работать и стенками внутреннего канала эжектора. При этом сразу видно, площадь теплопередачи в нашем решении намного больше, чем у прототипа, что намного улучшает надежность работы стенда даже при значительных углах поворота реактивного сопла. Трубы второго ряда в этом решении, с одной стороны, не дают выхлопным газам из сопла выйти за стенку эжектора, так как эти трубы смещены в окружном направлении на полшага относительно труб внутреннего ряда и перекрывают щели между ними, а с другой стороны, объективно увеличивают площадь теплообмена между газовым потоком и охлаждающей водой. Стенка внутреннего канала эжектора, набранная из двух рядов продольных труб, очень хорошо справляется с различного рода неравномерностью нагрева в силу и того, что трубы могут несколько смещаться друг относительно друга и того, что они лучше охлаждаются. В такой стенке термические напряжения между ее отдельными частями в принципе невозможны.

Подсоединив охлаждающие каналы труб к источнику воды, мы резко увеличиваем снимаемые тепловые потоки.

Кроме того новым здесь является следующее:
а) Поверхность стенки внутреннего канала эжектора в районе горизонтальной плоскости выполнена в виде пластин, соединенных между собой внахлест.

б) Трубчато-пластинчатая стенка внутреннего канала эжектора шарнирно закреплена в поперечном сечении по периметру трубчатых и пластинчатых участков радиальными и U-образными радиальными сдвоенными стяжками, сопряженными с полукрюками и проушинами, закрепленными на трубах и пластинах соответственно, и на охватывающих ее эквидистантно шпангоутах, установленных и закрепленных на раме, на внутреннем ободе которых установлены опорные охватывающие ложементы для наружного ряда труб, при этом трубчатые участки выполнены из двух рядов продольных плотно уложенных труб, расположенных в шахматном порядке, оси второго ряда которых находятся на контуре эллипса, а трубы внутреннего ряда расположены внутри канала эжектора, пластинчатые участки стенки выполнены из изогнутых пластин, установленных с двух сторон от вертикальной оси, с фиксаторами в ложементах шпангоутов, расположенных на границах с трубчатыми участками, а замыкающие пластины - с фиксаторами по малой оси эллипса, торцы пучков труб снабжены радиальными боковыми патрубками, соединенными трубчатыми упругими элементами с коллекторами подвода и отвода воды, так что первый из них выполнен снизу, а второй - сверху на выходе из эжектора соответственно, эти коллекторы выполнены эллиптическими, эквидистантно пучкам труб и шпангоутам, и разделены на герметичные секции так, что образуют с пучками труб общую герметичную полость с течением воды в них и омывающих их изнутри выхлопных газов по схеме многократного прямоточно-противоточного тока теплоносителей в последовательно подключенных участках трубчато-пластинчатой стенки канала эжектора, сообщенными с дополнительными сливными коллекторами из верхнего и нижнего участков трубчато-пластинчатой стенки канала эжектора на входе и выходе из него.

в) Шарнирная подвеска трубчато-пластинчатой стенки на шпангоутах выполнена быстросъемной, на радиальных полукрюках и проушинах, закрепленных на трубах второго и внутреннего рядов и изогнутых пластинах по периферии стенки, сопряженных с радиальными и U-образными радиальными сдвоенными стяжками, закрепленными неподвижно в осевом направлении на втором от входа и предпоследнем от выхода из эжектора шпангоутах для второго ряда труб и с возможностью осевого перемещения на всех остальных шпангоутах для крепления внутреннего ряда труб, трубы нижнего участка трубчато-пластинчатой стенки снабжены перемешивающими устройствами, выполненными по схеме "труба в трубе" с витой вставкой между ними, закрепленной на внутренней трубе, заглушенной с торцов, при этом осевой шаг расположения промежуточных шпангоутов по длине эжектора и поясов крепления труб трубчато-пластинчатой стенки во второй половине эжектора выбран более чем в 1,5 раза более частым, чем в первой половине эжектора.

г) На входе в эжектор установлено защитное устройство из двух попарно установленных по большой оси эллипса секторов кругового кольца, выполненных из спрофилированных по лемнескатной огибающей пластин.

Выполнив трубчато-пластинчатую оболочку шарнирно закрепленной в поперечном сечении по периметру U-образными радиальными стяжками на охватывающих ее эквидистантно шпангоутах, на внутреннем ободе которых установлены опорные охватывающие ложементы для второго ряда труб, мы существенно увеличили ресурс ее работы в зоне максимальных аэродинамических и тепловых нагрузок от взаимодействия со сверхзвуковой струей газов на режиме с изменением направления вектора тяги поворотного сопла.

Сообщив пучки труб трубчатыми упругими элементами с коллекторами подвода и отвода воды, так что первый из них выполнен снизу, а второй - сверху на выходе из эжектора, соответственно, сообщенными с дополнительными сливными коллекторами из верхнего и нижнего участков трубчато-пластинчатой оболочки канала эжектора на входе и выходе из него, мы получили возможность увеличить надежность работы системы охлаждения и обеспечили быстрый слив остатков воды, что особенно важно в зимнее время, при работе с минусовыми температурами, так как оболочка эжектора находится на открытой площадке и медленно сливаемая вода из труб может замерзнуть и вывести ее из строя.

Выполнив шарнирную подвеску трубчато-пластинчатой оболочки на шпангоутах быстросъемной, без общей разборки матрицы труб, на радиальных полукрюках, закрепленных на трубах второго и внутреннего рядов и на изогнутых пластинах по периферии оболочки, сопряженных с U-образными радиальными стяжками, закрепленными на втором от входа и предпоследнем от выхода из эжектора шпангоутах для наружного ряда труб и на всех остальных шпангоутах для крепления внутреннего ряда труб, мы обеспечиваем высокую надежность работы стенда на всех режимах, с изменяемым направлением вектора тяги в пространстве, с форсажной камерой без ограничения и упрощаем эксплуатацию и ремонт ее.

Снабдив трубы нижнего участка трубчато-пластинчатой оболочки перемешивающими устройствами, выполненными по схеме "труба в трубе" с витой вставкой между ними, закрепленной на внутренней трубе, заглушенной с торцов, мы исключаем образование паровых пробок и, таким образом, частичной закупорки и повышения гидравлического сопротивления труб из-за того, что образовавшиеся пузырьки пара самостоятельно не могут эвакуироваться без воздействия сепарирующих центробежных сил, так как выталкивающая их вверх архимедова сила и направление тока воды направлены в разные стороны, что приводит к их местной коагуляции с образованием крупных пузырей.

Установив на внутреннем ободе шпангоутов дополнительные опорные охватывающие ложементы для крепления второго ряда труб теплообменной матрицы оболочки, состоящей из двух рядов продольных плотно уложенных труб, расположенных в шахматном порядке по периметру эллипса, мы получаем возможность выполнить канал эжектора полностью из труб и проводить испытания с поворотным реактивным соплом, выполненным на карданной подвеске во всех плоскостях ориентации.

Выполнив осевой шаг расположения промежуточных шпангоутов по длине эжектора и поясов крепления труб трубчато-пластинчатой оболочки во второй половине эжектора в зоне максимальных нагрузок не менее чем в 1,5 раза чаще, чем в первой половине эжектора, мы уменьшили действующие напряжения в конструкции и обеспечили ее работоспособность.

Установленное на входе в эжектор защитное устройство предохраняет конструкцию стенда, на режимах крайнего положения отклонения вектора тяги по квадрантам эллипса, и ее трубчато-пластинчатую оболочку с трубчатыми упругими элементами от местного перегрева, а также улучшает работу эжектора.

Из уровня техники не известны технические решения, не известен стенд для испытания турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным реактивным соплом, в котором в поперечном сечении контур внутреннего канала эжектора выполнен эллиптическим, малая ось которого размещена в районе горизонтальной плоскости, стенка внутреннего канала эжектора и ее охлаждающие каналы, по меньшей мере, в районе вертикальной плоскости образованы двумя рядами продольных труб, в поперечном сечении оба ряда труб размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора, при этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубами внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага относительно них. Поэтому можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан общий вид стенда с защитным устройством на входе;
на фиг. 2 показан вид спереди на эжектор с защитным устройством;
на фиг. 3 показан вид спереди на эжектор с трубчато-пластинчатой стенкой без защитного устройства;
на фиг. 4 показано шарнирное крепление пластинчатого участка стенки;
на фиг. 5 показаны элементы крепления и фиксации трубчато-пластинчатой стенки на шпангоутах;
на фиг. 6 показана шарнирная подвеска внутреннего ряда труб к шпангоуту;
на фиг. 7 показаны элементы крепления пучков труб с коллектором отвода воды и дополнительным сливным коллектором;
на фиг. 8 показана конструктивная схема течения воды в трубчатых участках оболочки по схеме многократного прямоточно-противоточного тока теплоносителей;
на фиг. 9 показано поперечное сечение полностью трубчатой стенки по периметру эллипса;
на фиг. 10 показана шарнирная подвеска второго - наружного ряда труб к шпангоуту;
на фиг. 11 показан продольный разрез входной части оболочки с защитным устройством при крайнем положении отклонения поворотного сопла вверх;
на фиг. 12 показан вид со стороны поворотного сопла на защитное устройство корпуса на режимах крайнего положения отклонения выхлопной струи газов по квадрантам эллипса.

Стенд для испытания турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным реактивным соплом содержит устройство 1 для закрепления и замера тяги испытуемого турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным сверхзвуковым реактивным соплом 2 и установленное на выходе по потоку выхлопное устройство с эжектором 3, смонтированным на раме 4, закрепленной на направляющих пола стенда. В поперечном сечении контур внутреннего газового канала эжектора 3 выполнен эллиптическим, малая ось которого размещена в районе горизонтальной плоскости. У эжектора 3 на входе установлено защитное устройство 5, а стенка 6 внутреннего газового канала и ее охлаждающие каналы в районе вертикальной плоскости образованы двумя рядами продольных труб 7, в поперечном сечении оба ряда труб размещены вдоль эллиптического контура внутреннего газового канала эжектора 3, при этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубами внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага (t/2) относительно них, а охлаждающие каналы труб 7 соединены с коллекторами подвода и отвода воды 8 и 9, соединенными с источником воды 10. Стенка 6 внутреннего газового канала эжектора имеет по два чередующихся в окружном направлении трубчатых 11 и пластинчатых 12 участка. При испытаниях двигателей с поворотными реактивными соплами, выполненными на карданной подвеске, стенка 6 внутреннего газового канала эжектора 3 может быть выполнена полностью в виде трубчатой стенки 13, состоящей из двух рядов продольных плотно уложенных труб 14, в поперечном сечении оба ряда труб размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора, при этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубами внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага относительно них, контактирующих с опорными ложементами 15 и дополнительными опорными охватывающими ложементами 16 для крепления наружного ряда труб 17 участков 11 трубчатой стеки 13.

Трубчато-пластинчатая стенка 6 закреплена в поперечном сечении, по периметру трубчатых участков 11 и пластинчатых участков 12, на охватывающих ее эквидистантно шпангоутах 18, установленных и закрепленных на раме 4, и промежуточных шпангоутах 19 при помощи радиальных стяжек 20 и U-образных радиальных сдвоенных стяжек 21, шарнирно сопряженных с полукрюками 22 и проушинами 23, закрепленными на наружных трубах 17, внутренних трубах 24 и продольных изогнутых пластинах 25, контактирующих с опорными охватывающими ложементами 15 и 16, пучков плотно уложенных труб без зазора с касанием между собой по линии контакта 26 вдоль длины канала эжектора 3, при этом на пластинах 25 установлены фиксаторы 27, контактирующие с ложементами 16, расположенными на границах с трубчатыми участками 11, а замыкающие пластины 28 - с фиксаторами 29 по малой оси эллипса.

Торцы пучков труб 30 снабжены радиальными боковыми патрубками 31, соединенными трубчатыми упругими элементами 32 с коллекторами подвода 8 и отвода 9 воды эллиптической формы на выходе из эжектора 3, разделенными на герметичные секции 33 и образующими с пучками труб общую герметичную полость 34 с течением воды в ней и омывающих ее изнутри выхлопными газами 35 по схеме многократного прямоточно-противоточного тока теплоносителей в последовательно подключенных нижних и верхних участках 11, сообщенных с дополнительными сливными коллекторами 36 из участков 11 на входе и выходе из эжектора 3.

Шарнирная подвеска трубчато-пластинчатой стенки 6 или полностью трубчатой стенки в точках 37 на шпангоутах 18 для внутреннего ряда труб 24, с возможностью осевого перемещения по поверхности 38 шпангоутов 18 и пластин 39, и на промежуточных шпангоутах 19 для наружного ряда труб 17 существенно снижает термические напряжения в стенке и нагрузки в элементах крепления.

Трубы нижнего участка 11 трубчато-пластинчатой оболочки снабжены перемешивающими устройствами 40, выполненными по схеме "труба в трубе" с витой вставкой 41 между ними, закрепленной на внутренней трубе 42, заглушенной с торцов.

В зоне максимальных нагрузок на стенку 6 осевой шаг расположения промежуточных шпангоутов 19 по длине эжектора 3 и поясов крепления труб трубчато-пластинчатой стенки во второй половине эжектора 3 не менее чем в 1,5 раза чаще, чем в первой половине эжектора.

На входе в эжектор установлено защитное устройство 5, состоящее из двух пар 43, 44 попарно установленных по большой оси эллипса секторов кругового кольца 45, закрепленных кронштейнами 46 на входном шпангоуте 16, выполненных из спрофилированных по лемнескатной огибающей пластин 47, так что средние их участки могут омываться выхлопной струей газов 48, примерно на половине их ширины, на режиме 49 крайнего положения отклонения вектора тяги по квадрантам эллипса 50 трубчато-пластинчатой стенки, а внутренние поверхности 51 секторов круговых колец 45 отстоят вовнутрь от наружных труб 17 контура эллипса на расстоянии двух 52 и трех 53 наружных диаметров труб по большой и меньшей полуоси эллипса.

При работе стенда, для испытания двухконтурных турбореактивных двигателей с поворотными осесимметричными сверхзвуковыми реактивными соплами в одной или во всех плоскостях ориентации в пространстве, испытываемый двигатель с поворотным соплом 2 первоначально находится в исходном положении ориентированным вдоль продольной оси и выходит на форсажный режим с высокой степенью форсирования, при котором температура газа достигает 2300 - 2500 К. Под действием отсоса, возникающего в результате эжектирущего воздействия газовой струи, вытекающей из сопла, происходит падение давления в боксе стенда до небольшого разрежения, при котором устанавливается газодинамическое равновесие и выхлопная система стенда с эжектором выходит на соответствующий рабочий режим. Естественно, до запуска двигателя водоохлаждаемая трубчато-пластинчатая стенка или трубчатая стенка должны быть подключены к источнику подачи воды и ее отвода, для обеспечения дополнительного слива из охлаждающей системы на останове.

Далее, при изменении направления вектора тяги до положения 50 происходит резкое увеличение величины теплового потока в стенку 6 канала эжектора 3 более чем в три раза, что приводит к термоударам и большим тепловым напряжениям в ней и конструкции ее подвески к шпангоутам 18, 19.

Выполнив газовый внутренний канал эжектора эллиптическим, мы получили возможность оптимизировать и улучшить работу эжектора и выхлопной системы в широком диапазоне тяг испытываемых двухконтурных турбореактивных двигателей с поворотными сверхзвуковыми реактивными соплами, различающимися между собой по размерности.

Выполнив стенку внутреннего канала эжектора и ее охлаждающие каналы в виде двух рядов продольных труб, которые в поперечном сечении размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора, мы заставляем стенки охлаждающих каналов, каковыми являются продольные трубы, работать и стенками внутреннего канала эжектора. При этом сразу видно, что площадь теплопередачи в нашем решении намного увеличивается.

Таким образом, такое выполнение стенда для испытания двухконтурного турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным сверхзвуковым реактивным соплом позволяет проводить испытания с изменением направления вектора тяги во всех плоскостях ориентации в пространстве, обеспечивает высокую надежность работы стенда на всех режимах с форсажной камерой и проводить длительные испытания двигателей.

Источники информации
1. Патент США N 5396793, НКИ 73-117, 4, опубл. 1995 г.

2. Патент США N 5230241, НКИ 73-116, опубл. 1993 г.

Стенд предназначен для испытания турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным реактивным соплом и позволяет поворачивать сопло во время испытаний в одной или во всех возможных для сопла плоскостях ориентации в пространстве. Стенд содержит устройство для закрепления испытуемого турбореактивного двигателя и установленное на выходе выхлопное устройство с эжектором, смонтированным на раме. При этом стенка внутреннего канала эжектора в районе его вертикальной плоскости снабжена охлаждающими каналами, направленными вдоль продольной оси эжектора. В поперечном сечении контур внутреннего канала эжектора выполнен эллиптическим, малая ось которого размещена в районе горизонтальной плоскости. Стенка внутреннего канала эжектора и ее охлаждающие каналы, по меньшей мере, в районе вертикальной плоскости образованы двумя рядами продольных труб. В поперечном сечении оба ряда труб размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора. При этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубами внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага относительно них, а охлаждающие каналы труб подсоединены к источнику воды. Такое выполнение стенда позволит обеспечить высокую надежность его работы на всех режимах работы турбореактивного двигателя с изменяемым направлением вектора тяги в пространстве, особенно с работающей форсажной камерой, без ограничения как по времени, так и по углам поворота реактивного сопла. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Стенд для испытания турбореактивного двигателя с поворотным осесимметричным реактивным соплом, содержащий устройство для закрепления испытуемого турбореактивного двигателя и установленное на выходе выхлопное устройство с эжектором, смонтированным на раме, при этом стенка внутреннего канала эжектора в районе его вертикальной плоскости снабжена охлаждающими каналами, направленными вдоль продольной оси эжектора, отличающийся тем, что в поперечном сечении контур внутреннего канала эжектора выполнен эллиптическим, малая ось которого размещена в районе горизонтальной плоскости, стенка внутреннего канала эжектора и ее охлаждающие каналы, по меньшей мере, в районе вертикальной плоскости образованы двумя рядами продольных труб, в поперечном сечении оба ряда труб размещены вдоль эллиптического контура внутреннего канала эжектора, при этом трубы второго ряда выполнены контактирующими с трубками внутреннего ряда и смещенными в окружном направлении на полшага относительно них, а охлаждающие каналы труб подсоединены к источнику воды. 2. Стенд для испытания турбореактивного двигателя по п.1, отличающийся тем, что поверхность стенки внутреннего канала эжектора в районе горизонтальной плоскости выполнена в виде пластин, соединенных между собой внахлест. 3. Стенд для испытания турбореактивного двигателя по пп.1 и 2, отличающийся тем, что трубчато-пластинчатая стенка внутреннего канала эжектора шарнирно закреплена в поперечном сечении по периметру трубчатых и пластинчатых участков радиальными и U-образными радиальными сдвоенными стяжками, сопряженными с полукрюками и проушинами, закрепленными на трубках и пластинах соответственно и на охватывающих ее эквидистантно шпангоутах, установленных и закрепленных на раме, на внутреннем ободе которых установлены опорные охватывающие ложементы для наружного ряда труб, при этом трубчатые участки выполнены из двух рядов продольных плотно уложенных труб, расположенных в шахматном порядке, оси второго ряда которых находятся на контуре эллипса, а трубы внутреннего ряда расположены внутри канала эжектора, пластинчатые участки стенки выполнены из изогнутых пластин, установленных с двух сторон от вертикальной оси, с фиксаторами в ложементах шпангоутов, расположенных на границах с трубчатыми участками, а замыкающие пластины - с фиксаторами по малой оси эллипса, торцы пучков труб снабжены радиальными боковыми патрубками, соединенными трубчатыми упругими элементами с коллекторами подвода и отвода воды, так что первый из них выполнен снизу, а второй - сверху на выходе из эжектора соответственно, эти коллекторы выполнены эллиптическими, эквидистантно пучкам труб и шпангоутам и разделены на герметичные секции так, что образуют с пучками труб общую герметичную полость с течением воды в них и омывающих их изнутри выхлопных газов по схеме многократного прямоточно-противоточного тока теплоносителей в последовательно подключенных участках трубчато-пластинчатой стенки канала эжектора, сообщенными с дополнительными сливными коллекторами из верхнего и нижнего участков трубчато-пластинчатой стенки канала эжектора на входе и выходе из него. 4. Стенд для испытания турбореактивного двигателя по пп.1 - 3, отличающийся тем, что шарнирная подвеска трубчато-пластинчатой стенки на шпангоутах выполнена быстросъемной, на радиальных полукрюках и проушинах, закрепленных на трубах второго и внутреннего рядов и изогнутых пластинах по периферии стенки, сопряженных с радиальными и U-образными радиальными сдвоенными стажками, закрепленными неподвижно в осевом направлении на втором от входа и предпоследнем от выхода из эжектора шпангоутах для второго ряда труб и с возможностью осевого перемещения на всех остальных шпангоутах для крепления внутреннего ряда труб, трубы нижнего участка трубчато-пластинчатой стенки снабжены перемешивающими устройствами, выполненными по схеме "труба в трубе" с витой вставкой между ними, закрепленной на внутренней трубе, заглушенной с торцов, при этом осевой шаг расположения промежуточных шпангоутов по длине эжектора и поясов крепления труб трубчато-пластинчатой стенки во второй половине эжектора выбран более чем в 1,5 раза более частым, чем в первой половине эжектора. 5. Стенд для испытания турбореактивного двигателя по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на входе в эжектор установлено защитное устройство из двух попарно установленных по большой оси эллипса секторов кругового кольца, выполненных из спрофилированных по лемнескатной огибающей пластин.