ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК F02K3/10 

Изобретение относится к турбореактивным двигателям с форсажной камерой и поворотным реактивным соплом с системой управления и регулирования поворотным соплом, устанавливаемым на современных высокоманевренных самолетах и многофункциональных истребителях.

Известен турбореактивный двигатель с форсажной камерой и поворотным многорежимным осесимметричным реактивным соплом, содержащий весьма сложную кинематическую и гидравлическую систему силового привода для управления на режимах без и с изменяемым направлением вектора тяги путем трансформации геометрии только сверхзвуковой части реактивного сопла, и систему механической синхронизации кинематики подвижных частей элементов сопла (1).

Известен также турбореактивный двигатель, содержащий форсажную камеру и поворотное реактивное сопло с гидравлической системой силового привода, сообщенной с топливной системой двигателя, имеющее на линии управления им электрогидродинамический регулятор-преобразователь, закрепленный на двигателе, кинематически связанные между собой механической обратной связью, при этом управляющие элементы его электрически связаны с системой дистанционного управления поворотом сопла и гидравлически - с полостями прямого и обратного хода гидродилиндров силового привода поворота сопла, а топливный насос снабжен электроклапаном, электрически связанным с системой дистанционного управления поворотом сопла (2).

Этот двигатель содержит значительно менее сложную, чем в аналоге (1), кинематическую и гидравлическую систему силового привода и управления поворотным соплом.

Задачей изобретения является повышение надежности работы поворотного сопла на режимах с изменяемым направлением вектора тяги путем уменьшения тепловых потоков в стенки сопла за счет перепуска части топлива из коллектора периферийных форсунок в полость низкого давления, по фактическому положению звеньев механизма привода поворотного сопла от исходного положения пропорционально углу поворота его, и таким образом уменьшения температуры пристеночного слоя газа, омывающего стенки сопла.

Указанная задача достигается тем, что турбореактивный двигатель содержит форсажную камеру, поворотное сопло с гидравлической системой силового привода поворота, сообщенной с топливной системой двигателя, имеющее на линии управления им электрогидравлический регулятор-преобразователь, закрепленный на двигателе, при этом его управляющие элементы связаны: электрически - с системой дистанционного управления поворотом сопла, гидравлически - с полостями прямого и обратного хода гидроцилиндров силового привода поворота сопла и кинематически - с корпусом поворотного сопла, топливный насос снабжен электроклапаном, электрически связанным с системой дистанционного управления поворотом сопла, и отличаюется тем, что к линии высокого давления подачи топлива к периферийным форсункам форсажной камеры подключен перепускной кран, закрепленный на двигателе и связанный гидравлически своим выходом с линией низкого давления топливной системы и кинематически своим исполнительным механизмом и силовым приводом поворота реактивного сопла.

Установив на линии высокого давления подачи топлива в коллектор периферийных форсунок форсажной камеры перепускной кран, кинематически связанный с силовым приводом, гидравлически подключенным своим входом к коллектору подачи топлива, а выходом - к топливной системе низкого давления, мы получаем возможность изменять коэффициент избытка воздуха в пристеночном слое газа в сторону его увеличения, т.е. уменьшения его температуры, и таким образом существенного уменьшения тепловых потоков в охлаждаемые стенки сопла при его повороте на ±γ^°.
Соединив перепускной кран кинематически своим исполнительным механизмом с силовым приводом поворота реактивного сопла, мы получаем возможность повысить надежность работы поворотного сопла во всем диапазоне рабочих условий за счет перепуска части периферийного форсажного топлива пропорционально углу поворота реактивного сопла.

На чертеже показан турбореактивный двигатель с форсажной камерой и поворотным реактивным соплом со схемой силового привода и управления поворотным соплом.

Турбореактивный двигатель 1 содержит компрессор 2, основную камеру сгорания 3, турбину 4, форсажную камеру 5 с системой стабилизаторов пламени 6 и топливными коллекторами высокого давления 7, 6, 9, поворотное сопло 10 с охлаждаемыми стенками 11, имеющее возможность поворачиваться вокруг оси 12 на заданный угол ±γ^°. На корпусе форсажной камеры 13 турбореактивного двигателя 1 шарнирно закреплены гидроцилиндры 14 с поршнями и штоками 15, шарнирно закрепленными 16 на корпусе поворотного сопла 17 силового привода 18. При этом шток 15 гидроцилиндра 14 соединен механической обратной связью с рычагом перепускного крана 19, закрепленного на корпусе форсажной камеры 13, установленного на линии 20 высокого давления подачи топлива в коллектор периферийных форсунок 8 форсажной камеры 5. Перепускной кран 19 гидравлически подключен своим входом 20 к коллектору подачи топлива к периферийным форсункам 8, а выходом 21 через трубопровод 22 к топливной системе низкого давления 23, т.е. на вход в дополнительный центробежный насос (ДЦН).

При работе турбореактивного двигателя 1 на форсажном режиме перед командой на поворот от системы дистанционного управления топливные агрегаты - топливный плунжерный (НП) и форсажный насосы (ФН), регулятор сопла и форсажа (РСФ) и распределитель топлива форсажного (РТФ) - работают на режиме прямой тяги.

Далее, при необходимости отклонения направления вектора тяги в плоскости качания поворотного сопла 10 вокруг оси 12 на заданный угол ±γ^°, по команде на поворот происходит поворот реактивного сопла 10. При этом между агрегатами РСФ и РТФ, по линии высокого давления подачи топлива в коллектор периферийных форсунок 8, происходит перепуск части топлива через вход 20 перепускного крана 19 и с выхода 21 по трубопроводу 22 на вход в топливную систему 23 низкого давления по фактическому положению звеньев механизма привода поворотного сопла от исходного положения пропорционально углу поворота, обеспечивая безаварийную эксплуатацию турбореактивного двигателя во всем диапазоне рабочих условий.

Источники информации
1. Заявка РСТ WO 96/16732, F 02 К 1/15, 1/00, опубл. 1998 г.

2. Патент РФ 2153593, F 02 K 3/10, 1/15, опубл. 2000 г., Бюл. 21.

Изобретение предназначено для турбореактивных двигателей с форсажной камерой и поворотным реактивным соплом с системой управления и регулирования поворотным соплом, установленным на современных высокоманевренных самолетах и многофункциональных истребителях. За счет перепуска части топлива из коллектора периферийных форсунок в полость низкого давления, по фактическому положению звеньев механизма привода поворотного сопла от исходного положения пропорционально углу поворота его происходит уменьшение температуры пристеночного слоя газа, омывающего охлаждаемые стенки сопла. Это достигается тем, что на линии высокого давления подачи топлива к периферийным форсункам форсажной камеры установлен перепускной кран, закрепленный на двигателе, кинематически связанный с силовым приводом, гидравлически подключен своим входом к коллектору подачи топлива, а выходом - к топливной системе низкого давления. Такое выполнение двигателя позволяет повысить надежность работы поворотного сопла на режимах с измененяемым направлением вектора тяги путем уменьшения тепловых потоков в охлаждаемые стенки сопла. 1 ил.

Турбореактивный двигатель, содержащий форсажную камеру, поворотное реактивное сопло с гидравлической системой силового привода поворота, сообщенной с топливной системой двигателя, имеющее на линии управления им электрогидравлический регулятор-преобразователь, закрепленный на двигателе, при этом его управляющие элементы связаны электрически с системой дистанционного управления поворотом сопла, гидравлически с полостями прямого и обратного хода гидроцилиндров силового привода поворота сопла, и кинематически с корпусом поворотного сопла, топливный насос снабжен электроклапаном, электрически связанным с системой дистанционного управления поворотом сопла, отличающийся тем, что к линии высокого давления подачи топлива к периферийным форсункам форсажной камеры подключен перепускной кран, закрепленный на двигателе и связанный гидравлически своим выходом с линией низкого давления топливной системы и кинематически своим исполнительным механизмом с силовым приводом поворота реактивного сопла.