ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2006 года по МПК F02K3/02 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к двигателям для высокоскоростных летательных аппаратов.

Известен двухконтурный двигатель, содержащий прямоточный контур в виде кольцевого канала и турбокомпрессорный контур (см. под ред. Д.В.Хронина "Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей", Москва, Машиностроение, 1989, стр.553, рис.13.6.

Недостаток заключается в том, что двигатель не может развивать гиперзвуковых скоростей полета. В таком двигателе до скоростей полета, соответствующих числам М=3...3,5, работает турбокомпрессорный контур, при больших скоростях полета работает прямоточный контур, представляющий собой кольцевой канал, а турбокомпрессорный контур отключается, так как при больших скоростях полета турбокомпрессорный контур становится излишним.

Технический результат - повышение тяги двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что двигатель для высокоскоростного летательного аппарата, содержащий выполненный в виде кольцевого канала внешний контур и внутренний контур с компрессором, подсоединенным к устройству для его привода, согласно изобретению дополнительно содержит камеру, выполненную с возможностью сообщения с внутренним контуром, и размещенные во внутреннем контуре кожух и кольцевую створку, при этом кольцевая створка расположена с возможностью перемещения относительно камеры, а компрессор установлен в кожухе и имеет возможность перемещения в камеру вместе с кожухом.

Устройство для привода компрессора может быть выполнено в виде газотурбинного двигателя и размещено вне внешнего контура двигателя, что позволяет уменьшить внутреннее гидравлическое сопротивление в проточной части двигателя.

На фиг.1 схематично изображен двигатель с компрессором в проточной части (продольный разрез);

на фиг.2 - двигатель с компрессором, размещенным в камере (продольный разрез);

на фиг.3 - вид сверху.;

на фиг.4 - сечение А-А фиг.2;

на фиг.5 - сечение Б-Б фиг.2;

на фиг.6 - сечение В-В фиг.3.

Двигатель для высокоскоростного летательного аппарата содержит выполненный в виде кольцевого канала внешний контур 1 и внутренний контур 2. Во внутреннем контуре 2 последовательно расположены регулируемое входное устройство 3, установленный в кожухе 4, на валу 5, двухступенчатый осевой компрессор 6, камера сгорания 7 и регулируемое выходное устройство (сопло) 8. В корпусе (стенке) внутреннего контура 2 выполнено окно 9. В корпусе (стенке) внешнего контура выполнено окно 10. В окнах 9, 10 установлена камера 11, стенки которой закреплены сваркой на стенках внешнего и внутреннего контуров 1, 2 по окнам 9, 10. Камера 11 имеет открытый торец со стороны внутреннего контура 2 и закрытый торец, выступающий за внешний контур 1. Во внутреннем контуре 2 размещена кольцевая створка 12 в виде тонкостенного цилиндра (трубы). Створка 12 имеет возможность перемещения относительно открытого торца камеры 11 по внутренней поверхности корпуса (стенки) при помощи устройства перемещения створки. Устройство для перемещения створки 12 известно из уровня техники и может быть выполнено, например, в виде двух реверсивных гидравлических моторов 13, шестерен 14, закрепленных на валах гидравлических моторов 13, и двух зубчатых реек 15, закрепленных диаметрально противоположно на наружной поверхности створки 12.

Кожух 4 компрессора 6 соединен с устройством его перемещения в камеру 11. Устройство перемещения кожуха 4 содержит гидроцилиндр 16 со штоком 17 с кронштейном 18, закрепленные на внешней поверхности корпуса (стенки) внутреннего контура неподвижные кронштейны 19, подвижные кронштейны 20, приваренные к кожуху 4. Кронштейны 19, 20 соединены осью 21. Гидроцилиндр 16 расположен в камере 22, закрепленной на одной из стенок камеры 11. В стенке камеры 11 выполнено окно, сообщенное с открытым торцом камеры 22. Гидроцилиндр 16 прикреплен к камере 22 при помощи кронштейна 23, приваренного к камере 22. Перемещение кожуха 4 одновременно с компрессором 6 осуществляется гидроцилиндром 16 путем вращения кожуха 4 вокруг оси 21. Открытый торец камеры 11 после размещения в ней компрессора 6 (или после выдвижения из нее) закрывается створкой 12.

Во внутреннем контуре 2 установлены с возможностью перемещения при помощи гидроцилиндров 24 вдоль продольной оси двигателя регулируемые заслонки 25, 26, при этом заслонка 25 расположена на входе в кольцевой канал 1, заслонка 26 расположена на выходе из кольцевого канала 1.

Устройство для привода компрессора 6 выполнено в виде газотурбинного двигателя 27, размещено вне внешнего контура и соединено с компрессором 6 кинематически при помощи системы валов, установленных друг относительно друга с возможностью отсоединения. Устройство отсоединения валов выполнено по стандартной схеме (гидроцилиндр 28 с муфтой 29).

Двигатель для высокоскоростного летательного аппарата работает следующим образом.

При запуске компрессор 6 раскручивают до взлетных оборотов при помощи устройства для привода компрессора 6, выполненного в виде газотурбинного двигателя 27 и работающего по стандартной схеме. Кольцевой канал 1 внешнего контура закрыт заслонками 25, 26. Воздух через входное устройство 3 поступает во внутренний контур 2, сжимается в компрессоре 6, поступает в камеру сгорания 7, куда через форсунки (не показаны) подается топливо. Газовоздушная смесь (смесь продуктов сгорания топлива и воздуха) разгоняется в выходном устройстве 8 - сверхзвуковом сопле - и создает тягу, необходимую для взлета. Створка 12 закрывает окно 9, прижимаясь к кожуху 4 компрессора 6.

При достижении необходимой скорости полета (около 1800-2000 км/час) при помощи соответствующих гидроцилиндров 24 заслонки 25, 26 открываются, и часть воздуха поступает в кольцевой канал 1, из него подается в камеру сгорания 7, откуда газовоздушная смесь истекает через общее выходное устройство 8 - реактивное сопло. Створка 12 перемещается в правое крайнее положение, открывая окно 9 и обеспечивая доступ к открытому торцу камеры 11. После чего компрессор 6 при помощи гидроцилиндра 16 устройства перемещения компрессора 6 перемещается в камеру 11. Перемещение компрессора осуществляется следующим образом. Шток 14, перемещаясь в гидроцилиндр 16, тянет за собой через кронштейн 18 кожух 4 компрессора 6. Вращаясь вокруг оси 21, кожух 4 с компрессором 6 перемещаются в камеру 11. В камере 11 кожух 4 с компрессором 6 удерживаются на четырех замках (не показаны). После размещения компрессора 6 в камере 11 створка 12 вновь закрывает окно 9, обеспечивая тем самым целостность проточного тракта внутреннего контура. После этого внутренний контур 2 становится прямоточным; его внутреннее гидравлическое сопротивление становится минимальным. Летательный аппарат достигает скорости полета, соответствующей числу Маха М˜7.

Газотурбинный двигатель привода компрессора 6 работает весь крейсерский режим полета на режиме малого газа, обеспечивая подачу топлива в камеру сгорания 7, работу гидросистем, электропитания и т.д.

При подлете к месту назначения уменьшается подача топлива в камеру сгорания 7, створка 12 открывает окно 9, компрессор 6 при помощи гидроцилиндра 16 возвращается в исходное положение. Створка 12 перемещается в исходное положение и прижимается к кожуху 4 компрессора 6, обеспечивая целостность проточной части внутреннего контура. Заслонки 25, 26 закрывают кольцевой канал 1. Компрессор 6 начинает работать, сжимая воздух, самолет заходит на посадку.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к двигателям для высокоскоростных летательных аппаратов. Двигатель для высокоскоростного летательного аппарата содержит выполненный в виде кольцевого канала внешний контур и внутренний контур с компрессором, подсоединенным к устройству для его привода. Двигатель дополнительно содержит камеру, выполненную с возможностью сообщения с внутренним контуром, и размещенные во внутреннем контуре кожух и кольцевую створку. Кольцевая створка расположена с возможностью перемещения относительно камеры. Компрессор установлен в кожухе и имеет возможность перемещения в камеру вместе с кожухом. Устройство для привода компрессора может быть выполнено в виде газотурбинного двигателя и размещено вне внешнего контура двигателя. Изобретение позволяет повысить тягу двигателя. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Двигатель для высокоскоростного летательного аппарата, содержащий выполненный в виде кольцевого канала внешний контур и внутренний контур с компрессором, подсоединенным к устройству для его привода, отличающийся тем, что дополнительно содержит камеру, выполненную с возможностью сообщения с внутренним контуром, и размещенные во внутреннем контуре кожух и кольцевую створку, при этом кольцевая створка расположена с возможностью перемещения относительно камеры, а компрессор установлен в кожухе и имеет возможность перемещения в камеру вместе с кожухом.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что устройство для привода компрессора выполнено в виде газотурбинного двигателя и размещено вне внешнего контура двигателя.