ШЕВРОННОЕ ВЫХЛОПНОЕ СОПЛО Российский патент 2003 года по МПК F02K1/40 

Предпосылки создания изобретения
Изобретение касается газотурбинных двигателей, и более конкретно снижения шума истечения отработавших газов и комплекса признаков инфракрасного излучения (ИК характеристик).

Обычный газотурбинный двигатель включает компрессор для сжатия воздуха, который смешивается с топливом и воспламеняется в камере сгорания для образования горячих газообразных продуктов сгорания, которые проходят через один или больше каскады турбин, приводящих в действие компрессор в компоновке внутреннего контура двигателя. Обычно с внутренним контуром двигателя взаимодействует компрессор низкого давления, типа вентилятора, размещенный выше по потоку компрессора высокого давления внутреннего контура двигателя, который в рабочем отношении подсоединен к турбине низкого давления, размещенной ниже по потоку турбины высокого давления внутреннего контура двигателя. Газообразные продукты сгорания, выпускаемые из внутреннего контура двигателя, проходят через турбину низкого давления, которая извлекает из них энергию для приведения в действие компрессора низкого давления или вентилятора, для использования, например, при снабжении энергией самолета в полете. В качестве альтернативы, турбину низкого давления можно использовать для создания энергии выходного вала в морском или наземном промышленном применении.

При обычном применении газотурбинного двигателя летательного аппарата с турбовентиляторным двигателем для снабжения энергией самолета в полете выхлопное сопло внутреннего контура используется для независимого выпуска газообразных продуктов сгорания внутреннего контура внутрь из концентрического вентиляторного выхлопного сопла, которое выводит оттуда воздух, отбрасываемый вентилятором, для создания тяги. Отдельные выхлопы из сопла внутреннего контура и вентиляторного сопла представляют собой высокоскоростные струи, обычно имеющие максимальную скорость во время выполнения взлета самолета с двигателем, работающим при относительно высокой мощности. Высокоскоростные струи взаимодействуют друг с другом, а также с окружающим воздухом и производят существенный шум вдоль траектории взлета самолета. Кроме того, центральная реактивная струя внутреннего контура горячая и создает инфракрасную характеристику, которую можно обнаруживать на далеком расстоянии.

Известный уровень техники включает в себя различные решения для снижения шума струи и инфракрасной характеристики. Обычно известные решения основываются на интенсивном смешивании горячей реактивной струи внутреннего контура со струей турбовентиляторного двигателя или окружающим воздухом, или и тем и другим, для снижения ее скорости и снижения ее температуры. Таким образом, и шум, и инфракрасная характеристика могут быть снижены, но обычно за счет эффективности и характеристик двигателя.

Например, известны изогнутые или снабженные лепестками смесители, также известные как смесители типа маргаритки, которые можно использовать в конце внутреннего контура двигателя внутри внешнего отсека удлиненного канала для внутреннего смешивания выхлопа внутреннего контура с выхлопом турбовентиляторного двигателя (US 4878617). Хотя шум и ИК характеристика могут быть снижены, это достигается за счет увеличения массы сопла, монтажного трения и сопротивления сужающейся хвостовой части. И хотя шум реактивной струи можно снизить на более низких частотах, это обычно сопровождается повышенным уровнем шумов в диапазонах средних и высоких частот.

Лепестковые смесители достаточно эффективны, так как они проходят как в выхлоп внутреннего контура, так и в выхлоп турбовентиляторного двигателя, но вместе с этим и имеют связанные с этим недостатки. Известны другие типы глушителей шума, которые также проходят в реактивные струи с разными степенями снижения характеристик и снижения шума. Такие устройства могут включать в себя лопасти, рифления, минисмесители, пластинки и турбулизаторы.

Таким образом, желательно снизить шум реактивной струи и ИК характеристику с минимальным снижением характеристик двигателя, конструктивно достаточно несложные и при минимальном увеличении, или даже снижении веса сопла.

Краткое изложение сущности изобретения
Выхлопное сопло газотурбинного двигателя включает в себя выхлопную трубу для пропускания газовой реактивной струи. Ряд расположенных рядом смежных шевронов на конце хвостовой части трубы ограничивают выхлопное отверстие. Каждый из шевронов имеет треугольную конфигурацию, основанием, вершиной, боковыми задними кромками, сходящимися между собой и ограниченными тем самым противолежащими в радиальном направлении первой и второй поверхностями. Задние кромки смежных шевронов разнесены друг от друга в поперечном направлении, ограничивая соответствующие расходящиеся пазы, сообщающиеся по потоку с трубой. Шевроны имеют вогнутый контур в осевом направлении между основаниями и вершинами, который способствует смешиванию реактивных струй через пазы.

Краткое описание чертежей
Изобретение, в соответствии с предпочтительными и примерными вариантами осуществления, вместе с его дополнительными целями и преимуществами, более конкретно раскрывается в последующем подробном описании, представленном совместно с прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 представляет вид сбоку по оси, частично в разрезе, участка выхлопного сопла газотурбинного двигателя, имеющего соответствующее примерному варианту осуществления настоящего изобретения выхлопное отверстие, ограниченное множеством смежных шевронов.

Фиг. 2 представляет вид спереди обшивки хвостовой части показанного на фиг.1 участка выхлопного сопла по линии 2-2.

Фиг. 3 - вид в изометрии шеврона, показанного на фиг.1 и 2 в увеличенном масштабе.

Фиг.4 представляет вид сбоку в вертикальном разрезе показанного на фиг.3 шеврона по линии 4-4.

Фиг. 5 представляет вид сбоку в вертикальном разрезе турбовентиляторного газотурбинного двигателя самолета, включающего соответствующие настоящему изобретению шевронные выхлопные сопла как для выхлопа турбовентиляторного двигателя, так и для выхлопа внутреннего контура.

Фиг. 6 представляет вид сверху в плане соответствующего дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения шевронного выхлопного сопла, включающего по-разному конфигурированные чередующиеся шевроны.

Фиг.7 представляет вид сбоку в вертикальном разрезе газотурбинного двигателя с удлиненной трубой смешанного потока, включающей в себя соответствующий дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения шевронный смеситель.

Фиг. 8 представляет схематическое изображение двухмерного смесительного эжекторного реактивного сопла, включающего соответствующие альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения шевроны.

Описание предпочтительного варианта (вариантов) осуществления изобретения
На фиг.1 показано примерное выхлопное сопло 10 для выпуска газовой струи 12 из обычного газотурбинного двигателя (не показанного). Сопло 10 является симметричным относительно центральной оси 14, и включает в себя кольцеобразную выхлопную трубу 16, образующую вдоль центральной оси 14 канал реактивной струи 12. Сопло 10 также включает в себя множество расположенных по окружности или в поперечном направлении смежных шевронов 18, интегрально выполненных и расположенных на конце хвостовой части выхлопной трубы 16 для ограничения выхлопного отверстия 20, показанного более подробно на фиг.2.

Шевроны 18 иллюстрируются более подробно на фиг.3, где каждый шеврон 18 имеет треугольную форму с основанием 18а, прочно прикрепленным к концу хвостовой части трубы или выполненным с ним за одно целое, по окружности или в поперечном направлении с равными основаниями 18а соседних шевронов. Каждый шеврон 18 также включает противолежащую в осевом направлении вершину 18b и пару противолежащих по окружности или в поперечном направлении задних кромок или боковых сторон 18с, сужающихся от основания 18а к соответствующей вершине 18b ниже по потоку, в направлении хвостовой части. Кроме того, каждый шеврон 18 включает внешнюю в радиальном направлении, или первую треугольную поверхность 18d, и противолежащую в радиальном направлении внутреннюю, или вторую треугольную поверхность 18е, ограниченные задними кромками 18с и основанием 18а.

Задние кромки 18с смежных шевронов 18 по окружности или в поперечном направлении отстают друг от друга и сужаются к вершинам 18b, образуя пазы или вырезы 22, расходящиеся в поперечном и осевом направлениях и сообщающиеся по потоку с внутренней частью выхлопной трубы 16 для пропускания потока в радиальном направлении. В иллюстрируемом на фиг.3 варианте осуществления изобретения пазы 22 также являются треугольными и комплементарными треугольным шевронам 18 и простираются в осевом направлении назад от основания 22а паза, которое находится на той же окружности, что и основания 18а шевронов, к вершине 18b.

Существенным признаком настоящего изобретения является то, что каждый шеврон 18 имеет вогнутый контур в осевом направлении между соответствующими основаниями 18а и вершинами 18b, как показано на фиг.3 и более подробно на фиг. 4. Показанный на фиг.4 осевой контур может быть определен с помощью первого радиуса кривизны А, расположенного в вертикальной плоскости, включающей центральную ось 14. Радиус А осевого контура может изменяться по величине от основания 18а шеврона к вершине 18b шеврона и в приведенном варианте осуществления является параболическим.

Отдельные шевроны 18 предпочтительно также имеют вогнутый контур по окружности или в поперечном направлении между задними кромками 18с, определяемый радиусом кривизны В, как показано на фиг.3. Радиус В поперечного контура также может изменяться вдоль дуги окружности между противолежащими задними кромками 18с каждого шеврона 18 и предпочтительно обеспечивает гладкую поверхность с определенным в осевом направлении контуром. Таким образом, шеврон имеет сложный, трехмерный контур поверхности потока, создающий небольшую вогнутость или углубление для способствования эффективности смешивания. Кривизну сложных форм можно определять простыми круглыми дугами или параболическими кривыми, или квадратичными кривыми более высокого порядка.

В иллюстрируемом на фиг.3 и 4 примерном варианте осуществления изобретения шевроны 18 имеют по существу одинаковую толщину С, которая также может быть равна толщине выхлопной трубы 16, продолжением которой они являются, и могут быть образованы из одного или более тонкостенных элементов или пластин. В альтернативном варианте, толщина шевронов может изменяться, для обеспечения структурной жесткости и плавного перехода поверхности потока. И в иллюстрируемом варианте осуществления внешняя поверхность 18d шеврона выпуклая и обозначена положительным знаком (+) с вогнутой внутренней поверхностью 18е шеврона, обозначенной отрицательным знаком (-).

Хотя иллюстрируемые на фиг.3 отдельные шевроны 18, например, могли бы быть плоскими компонентами, наклоненными подходящим образом для формирования либо сужающегося, либо расширяющегося сопла, шевроны 18 однако имеют сложную кривизну с обеспечением взаимодействия с газовым потоком с целью способствования эффективности смешивания, в то же время создавая аэродинамически плавный и неразрывный профиль с целью снижения до минимума потерь аэродинамического качества и характеристик.

Например, в иллюстрируемом на фиг.3 варианте осуществления, первая поверхность 18d шеврона расположена в радиальном направлении наружу от второй поверхности 18е шеврона, где внешняя поверхность 18d выпуклая, а внутренняя поверхность 18е вогнутая. Шевроны 18 и связанные с ними пазы 22 в общем имеют в поперечном направлении или по окружности одинаковое расположение, как правило, на общих радиусах от оснований 18а к вершинам 18b, для минимизирования или снижения выступания шевронов 18 в радиальном направлении в струю 12 газообразных продуктов сгорания. В иллюстрируемом на фиг.1-4 варианте осуществления изобретения, сопло 10 конфигурировано как сужающееся сопло, уменьшающее площадь поперечного сечения потока с эффективным критическим сечением минимальной площади поперечного сечения потока, определяемым между основаниями 18а и вершинами 18b шевронов. Поэтому отдельные шевроны 18 наклонены радиально внутрь от их передних оснований 18а к их задним вершинам 18b и, таким образом, ограничивают в радиальном направлении струю 12 газообразных продуктов сгорания ниже по потоку. Однако пазы 22 позволяют струе 12 газообразных продуктов сгорания расширяться радиально наружу через них для способствования принудительному смешиванию.

Как показано на фиг.1, струя 12 газообразных продуктов сгорания течет внутри выхлопной трубы 16 и выпускается как в осевом направлении из заднего выходного отверстия 20, так и в радиальном направлении наружу через пазы 22 шеврона. Поэтому выпускаемая таким образом струя 12 газообразных продуктов сгорания может смешиваться с наружным в радиальном направлении окружающим внешним газовым потоком 24, который, например, может быть окружающим воздухом, протекающим по выхлопному соплу 10 либо во время неподвижного положения самолета на земле, либо во время полета, или, в качестве альтернативы, может быть воздухом, отбрасываемым вентилятором, выпускаемым из сопла вентилятора газотурбинного двигателя. Поскольку выхлопное сопло 10 можно использовать по-разному, струя 12 газообразных продуктов сгорания и внешний поток 24 могут быть любыми потоками текучей среды, обычно имеющимися в газотурбинном двигателе или в промышленности с применением устройства манипулирования и (или) выпуска газа.

Например, фиг. 5 иллюстрирует газотурбинный двигатель 26 турбовинтового самолета, соответственно присоединенный к показанному частично крылу самолета 28. Двигатель 26 включает в себя в последовательной связи по потоку вентилятор 30, компрессор 32 низкого давления, компрессор 34 высокого давления, камеру сгорания 36, турбину высокого давления (ТВД) 38 и турбину низкого давления (ТНД) 40, в рабочем отношении соединенные вместе в обычной компоновке. Двигатель 26 также включает в себя отсек или обтекатель 42 внутреннего контура, окружающий внутренний контур двигателя и ТНД 40, и вентиляторный отсек или обтекатель 44, окружающий вентилятор 30 и переднюю часть обтекателя 42 внутреннего контура и разнесенный в радиальном направлении наружу от него, для ограничения канала 46 внешнего контура. Обычное центральное тело или конус 48 проходит назад от ТНД 40 и отстоит в радиальном направлении внутрь от заднего конца обтекателя 42 внутреннего контура для образования выхлопной трубы 50 внутреннего контура.

Во время работы, окружающий воздух 52 поступает в вентилятор 30, а также в область обтекателя 44 вентилятора. Воздух сжимается вентилятором 30 и выпускается через вентиляторный канал 46 в виде струи 54 турбовентиляторного реактивного двигателя, для создания реактивной тяги. Часть воздуха, проходящего через вентилятор 30, сжимается в двигателе внутреннего контура и, соответственно, смешивается с топливом и воспламеняется для образования горячих газов сгорания, которые выпускаются через канал 50 внутреннего контура в виде реактивной струи 56 внутреннего контура.

Улучшенное выхлопное сопло 10 можно использовать с различным размещением в различных типах газотурбинных двигателей, таких как показанный на фиг.5 турбовентиляторный двигатель самолета. Например, выхлопное сопло, обозначенное позицией 10а, имеет шевроны 18 и пазы 22 на конце выхлопа обтекателя 42 внутреннего контура для смешивания реактивной струи 56 внутреннего контура и струи 54 вентилятора для снижения шума струи и инфракрасной характеристики. Другой вариант осуществления выхлопного сопла обозначен ссылочной позицией 10b и расположен на конце выпуска обтекателя 44 вентилятора для смешивания вентиляторной реактивной струи 54 с окружающим воздухом 44 с целью снижения шума турбовентиляторной струи 54.

И центральное сопло 10а внутреннего контура, и сопло 10b турбовентиляторного двигателя можно конфигурировать, как показано на фиг.1-4, для получения предпочтительно конфигурированных шевронов 18 и пазов 22 для смешивания в различных комбинациях газовой струи 12, например реактивной струи 56 внутреннего контура или реактивной струи 54 турбовентиляторного двигателя, с внешним газовым потоком 24, например реактивной струей 54 турбовентиляторного двигателя или окружающим воздухом 52, соответственно. Различные размеры и формы очертаний шевронов 18 и пазов 22 можно подходящим образом изменять для каждого варианта применения с целью максимального снижения шума, или снижения комплекса признаков инфракрасного излучения (ИК характеристик), или и того и другого, без существенного увеличения массы или потерь аэродинамических качеств.

Например, на фиг. 4 схематично показан пограничный слой 12а реактивной струи 12 газообразных продуктов сгорания, которая течет вдоль внутренней в радиальном направлении поверхности выхлопной трубы 16 и шевронов 18. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, вершины 18b шевронов смещены в радиальном направлении внутрь на глубину D от осевой касательной к основаниям 18а шевронов на величину порядка толщины пограничного слоя 12а. Таким образом, осевой контур шевронов 18 относительно неглубокий по сравнению с плоским шевроном, для смещения вершины 18b шеврона относительно основания 18а шеврона, достаточного для разрыва струи 12 газообразных продуктов сгорания в пограничном слое 12а и увеличения смешивания. В качестве альтернативы, глубина D может быть меньше или существенно больше, чем толщина пограничного слоя.

Шевроны 18 взаимодействуют с пазами 22 для разрывания газовой реактивной струи 12, принуждая часть ее выбрасываться радиально наружу через паз 22 во внешний газовый поток 24 в случае положительного перепада давления в радиальном направлении наружу. В случае противоположного положительного перепада давления в направлении радиально внутрь, внешний газовый поток 24 направляется радиально внутрь через паз 22, способствуя увеличению смешивания. Шевроны также способствуют образованию сдвоенных вихрей, увеличивающихся при прохождении в осевом направлении, и интенсифицируют процесс смешивания между реактивной струей 12 и внешним газовым потоком 24.

Различные размеры шевронов 18 и их сложную кривизну можно оптимизировать для каждого конструктивного применения, в зависимости от местоположения реактивного сопла и типов газовой струи 12 и внешнего газового потока 24, а также от перепада давления между этими двумя газовыми потоками. В вариантах осуществления изобретения, в которых выхлопное сопло 10, иллюстрируемое на фиг. 1-4, конфигурировано в виде сужающегося сопла, шевроны 18 предпочтительно вогнуты внутрь, как показано на чертежах, и взаимодействуют с газовой струей 12, расширяющейся радиально наружу в пазах 22.

Фиг. 6 схематически иллюстрирует примерные параметры конструкции для различных конфигураций шевронов 18 и взаимодействующих пазов 22 на конце выхлопной трубы 16. Эти различные шевроны и пазы просто показаны вместе на общей выхлопной трубе 16 для ясности представления и могут использоваться не вместе, как показано, а в различных их комбинациях. Выхлопная труба может иметь либо симметричное, эллиптическое, прямоугольное поперечное сечение, либо их комбинацию, в соответствии с обычной конфигурацией или усовершенствованной конструкцией. Ряд отдельных шевронов 18 и их размеры можно выбирать для каждого конструктивного применения с целью получения максимальной эффективности.

Каждый шеврон 18 имеет осевую длину Е, измеряемую перпендикулярно от его основания 18а до вершины 18b, и боковую ширину F, изменяющуюся от максимальной величины у основания 18а до минимальной величины у вершины 18b. Ширину F шеврона можно изобразить длиной хорды для симметричного или эллиптического сопла, или можно измерять длиной окружности шеврона. В случае прямоугольного сопла ширину F шеврона можно просто измерять поперечной шириной шеврона. Отдельные шевроны 18 по желанию можно разносить друг от друга в боковом направлении или по окружности у их оснований на требуемый подходящий промежуток G. В иллюстрируемом на фиг.1-4 варианте осуществления смежные шевроны 18 примыкают друг к другу у оснований 22а пазов по существу без зазора или с небольшим зазором G по окружности между ними.

Как показано на фиг.1, шевроны 18 предпочтительно имеют равные осевые длины Е от оснований 18а до вершин 18b. Однако, как показано на фиг.6, длины Е шевронов могут быть неравными и по желанию изменяться.

Кроме того, в показанном на фиг.1 варианте осуществления, вершины 18b шевронов компланарны в одной осевой плоскости, и на общем радиусе от центральной оси 14. Аналогично этому основания 18 шевронов и основания 22а пазов являются также компланарными в другой общей осевой плоскости, отстоящей от вершин 18b вперед также на другом общем радиусе. Однако, как показано на фиг. 6, вершины 18b различных шевронов могут быть в различных осевых плоскостях, и точно также, основания 22а различных пазов также могут быть в различных осевых плоскостях, если это желательно.

Как также показано схематично на фиг.6, соответствующие контуры внешней и внутренней поверхностей 18d, e шевронов также можно изменять от выпуклых (+) до вогнутых поверхностей (-), соответственно, или наоборот, или в любом сочетании. И, как показано на фиг.4, отклонение вершин 18b шевронов может быть радиально внутрь, по направлению к осевой центральной оси 14, или может быть противоположным, в радиальном направлении наружу от центральной оси 14, или, при желании, отклонение может быть нулевым.

Однако для получения выгоды можно использовать трехмерный геометрический контур отдельных шевронов 18, в зависимости от определенного конструктивного применения, для увеличения смешивания, в то же время минимизирования или исключения снижения аэродинамического качества во время работы. Можно получить значительное снижение шума реактивной струи, а также значительное снижение инфракрасной характеристики, когда относительно холодный воздушный поток смешивается с относительно горячей реактивной струей 56 внутреннего контура. Отдельные шевроны 18 хорошо сочетаются с задним концом выхлопной трубы 16, предпочтительно первоначально касаясь ее, с нелинейным контуром и в осевом направлении вниз, и по окружности или в поперечном направлении. Этот контур с трехмерным профилем устраняет разрывы поверхности шевронов как по внешнему, так и по внутреннему путям потока для обеспечения улучшенного аэродинамического качества.

Относительно небольшое выступание вершин 18b шевронов в реактивную струю производит аэродинамически плавное направление потока для достижения ускоренного процесса смешивания струи со струей или струи с окружающим воздухом, и производит значительную завихренность в направлении потока, которая дополнительно ускоряет процесс смешивания. Получаемые в результате более короткая длина шлейфа смешиваемой реактивной струи и уменьшенный периметр шлейфа приводят к более низким уровням слышимого шума струю и существенно сниженной инфракрасной характеристике по сравнению с известным уровнем техники.

Как указано выше, улучшенное шевронное выхлопное сопло можно использовать в различных конфигурациях в газотурбинных двигателях типа показанного на фиг. 5 турбовентиляторного двигателя. Фиг.7 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления шевронного выхлопного сопла, обозначенного ссылочной позицией 10с, расположенный в ином обычном турбовентиляторном двигателе 58 с удлиненной трубой. В этом двигателе 58 обтекатель 44 вентилятора проходит по всей длине двигателя, заключая также конус 48 центрального тела. Шевронное сопло определяет смеситель 10с, расположенный концентрически между внешним контуром 46 вентилятора и выходной трубой 50 внутреннего контура для смешивания воздуха 54, отбрасываемого вентилятором, с газами 56 внутреннего контура, способом, аналогичным обычному извилистому смесителю типа маргаритки. Ввиду улучшенной эффективности шевронного смесителя 10с, заднюю часть обтекателя 44 вентилятора можно при желании исключить для снижения массы и дополнительного улучшения характеристик путем снижения трений и сопротивления сужающейся хвостовой части.

Фиг. 8 иллюстрирует еще один вариант осуществления шевронного выхлопного сопла, обозначенный ссылочной позицией 10d в ином обычном двумерном прямоугольном выходном смесительно-эжекторном выхлопном сопле. Шевронное сопло 10d определено множеством противолежащих подвижных выхлопных щитков 60, имеющих шевроны 18 и пазы 22, расположенные на заднем его конце. Шевронное сопло 10d в этом варианте осуществления прямоугольное и дополнительно определяется парой противолежащих боковых стенок 62, ограничивающих в поперечном направлении выхлопные щитки 60. На задних концах боковой стенки 62 расположены дополнительные шевроны 18 и пазы 22, которые взаимодействуют с шевронами щитков для снижения шума реактивной струи и инфракрасной характеристики. В этом варианте осуществления изобретения шевронное сопло 10d включает в себя обычные подвижные створки 64 эжектора, которые открываются, как показано на фиг.8, для приема части окружающего воздуха 52 с целью внутреннего смешивания со струей 56 внутреннего контура. Окружающий воздух 52 также протекает снаружи сопла и через отдельные шевроны 18 для смешивания со струей 56 внутреннего контура, как описано в альтернативном варианте осуществления изобретения.

Поскольку шевроны 18 и взаимодействующие шевронные пазы 22 представляют собой относительно простые компоненты, их можно вводить в месте соединения любых двух газовых потоков, где для получения выгоды желательно способствование их смешиванию. Эти определенные конфигурации шевронов и пазов можно оптимизировать для каждого конструктивного применения с целью желаемого доведения до максимума снижения шума и снижения инфракрасной характеристики.

Хотя здесь описаны предпочтительные и примерные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники должны быть очевидны другие модификации изобретения на основании изложенных здесь положений, и, следовательно, желательно обеспечить в прилагаемой формуле изобретения все такие модификации, которые входят в рамки истинных сущности и объема притязаний изобретения.

В соответствии с этим, для получения Патентной грамоты Соединенных Штатов Америки, предлагается изобретение, определяемое в нижеприведенной формуле изобретения.

Шевронное выхлопное сопло газотурбинного двигателя включает в себя выхлопную трубу для протекания газовой реактивной струи. На заднем конце трубы расположено множество смежных шевронов, ограничивающих выхлопное отверстие. Каждый из шевронов имеет треугольную конфигурацию с основанием, вершиной, сходящимися между боковыми задними кромками и ограниченными таким образом противолежащими в радиальном направлении первой и второй поверхностями. Задние кромки смежных шевронов разнесены друг от друга в поперечном направлении, определяя соответствующие расходящиеся пазы, сообщающиеся по потоку с трубой. Шевроны имеют вогнутый контур в осевом направлении между основаниями и вершинами, который способствует смешиванию реактивных струй через пазы. Изобретение позволит снизить шум истечения отработавших газов и инфракрасную характеристику при минимальном снижении характеристик двигателя. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сопло для выпуска газовой струи из газотурбинного двигателя, содержащее выхлопную трубу для пропускания упомянутой струи, множество смежных шевронов, расположенных на заднем конце упомянутой трубы для создания выхлопного отверстия, где каждый из упомянутых шевронов имеет треугольную конфигурацию, с основанием, жестко соединенным с упомянутым задним концом трубы в поперечном направлении одинакового протяжения с соседними основаниями шевронов, противолежащей вершиной, парой противолежащих в поперечном направлении задних кромок, сходящихся от упомянутого основания к упомянутой вершине, и противолежащими в радиальном направлении первой и второй поверхностями, ограниченными упомянутыми задними кромками и основанием, причем упомянутые задние кромки соседних шевронов разнесены друг от друга в поперечном направлении для образования соответствующих расходящихся в поперечном направлении пазов, сообщающихся по потоку с упомянутой трубой для создания каналов протекания через них в радиальном направлении, и шевроны имеют вогнутый контур в осевом направлении между основаниями и вершинами. 2. Сопло по п. 1, в котором шевроны дополнительно содержат вогнутый контур в поперечном направлении между их задними кромками. 3. Сопло по п. 2, в котором шевроны и пазы по существу расположены одинаково в поперечном направлении для снижения до минимума радиального выступания в упомянутую реактивную струю. 4. Сопло по п. 3, в котором первая поверхность шеврона является выпуклой, а вторая поверхность шеврона является вогнутой. 5. Сопло по п. 4, в котором первая поверхность шеврона расположена радиально снаружи от упомянутой второй поверхности шеврона. 6. Сопло по п. 3, в котором внутренняя поверхность трубы ограничивает пограничный слой реактивной струи и упомянутые вершины шевронов смещены радиально вглубь относительно касательной к основаниям шевронов кратно пограничному слою. 7. Сопло по п. 3, в котором шевроны разнесены друг от друга в поперечном направлении у оснований. 8. Сопло по п. 3, в котором упомянутые шевроны имеют одинаковую длину Е от основания до вершин. 9. Сопло по п. 8, в котором вершины шевронов являются компланарными. 10. Сопло по п. 3, содержащее сопло двигателя внутреннего контура для выпуска газообразных продуктов сгорания в упомянутой реактивной струе. 11. Сопло по п. 3, содержащее вентиляторное сопло для выпуска воздуха, отбрасываемого вентилятором, в упомянутой реактивной среде. 12. Сопло по п. 3, содержащее смеситель, расположенный радиально между вентиляторным внешним контуром и выхлопной трубой внутреннего контура, для смешивания воздуха, отбрасываемого вентилятором, и газов внутреннего контура. 13. Сопло по п. 3, образованное множеством противолежащих подвижных щитков, имеющих шевроны и пазы, расположенные на заднем конце. 14. Сопло по п. 13, являющееся прямоугольным и дополнительно образованное парой противолежащих боковых стенок, ограничивающих щитки и, кроме того, имеющих шевроны и пазы, расположенные на заднем конце.