ПЛОСКОЕ СОПЛО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2012 года по МПК F02K1/12 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к конструкции сопел турбореактивных двигателей (ТРД).

Известно плоское сопло ТРД, содержащее корпус, к боковым стенкам которого шарнирно прикреплены сбалансированные дозвуковые створки, сверхзвуковые створки, шарнирно соединенные с дозвуковыми, внешние створки, один конец которых шарнирно подвешен к боковым стенкам корпуса, а другой соединен со сверхзвуковыми створками, и гидроцилиндры привода дозвуковых створок, соединенные с рычагами дозвуковых створок (см. патент США №3973731 класса 239.265.39, опубликован в 1976 г.).

Указанное сопло обеспечивает реверсирование и изменение вектора тяги двигателя.

Недостатком указанного сопла является отсутствие синхронизации привода дозвуковых створок и изменения выходной площади сопла в зависимости от высоты полета. Так как давление окружающей среды при наборе высоты самолетом уменьшается, то при постоянном критическом сечении площадь среза сопла необходимо увеличивать, чтобы уменьшить потери тяги из-за недорасширения (давление на срезе сопла больше, чем давление окружающей среды). Отсутствие синхронизации дозвуковых створок, при котором одна створка может повернуться на больший угол, чем другая, во время изменения площади критического сечения сопла может привести к самопроизвольному отклонению направления тяги, а следовательно, и к отклонению самолета от курса полета.

Задачей изобретения является обеспечение синхронизации движения дозвуковых створок сопла.

Указанная задача решается тем, что известное плоское сопло ТРД, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые створки, сверхзвуковые створки, шарнирно соединенные с дозвуковыми, внешние створки, одним концом прикрепленные к корпусу, а другим соединенные со сверхзвуковыми створками, и гидроцилиндры, соединенные с рычагами, жестко прикрепленными к дозвуковым створкам, установленные снаружи боковых стенок корпуса сопла, согласно изобретению снабжено кронштейнами, размещенными на продольных осях боковых стенок корпуса сопла с их наружной стороны, шарнирно соединенными с гидроцилиндрами поворота дозвуковых створок, причем каждый кронштейн на переднем и заднем концах снабжен роликами, заведенными в направляющие, жестко прикрепленные к корпусу, и двумя поперечными проушинами, соединенными тягами с рычагами дозвуковых створок, причем к каждому рычагу шарнирно прикреплена дополнительная тяга, которая на другом конце снабжена роликами, заведенными в направляющие, выполненные на внешних створках, а на боковых стенках корпуса сопла установлены дополнительные гидроцилиндры, штоки которых шарнирно соединены с дополнительными тягами поворота внешних створок.

Такое выполнение устройства обеспечивает синхронизацию движения двух симметричных дозвуковых створок, что увеличивает надежность сопла и двигателя. Кроме того, оно обеспечивает изменение площади выходного сечения сопла в зависимости от условий полета (при постоянном критическом сечении сопла), что позволяет уменьшить потери тяги двигателя в сверхзвуковой части сопла.

На фиг.1 показана кинематическая схема плоского сопла, на боковой стенке корпуса с внешней ее стороны;

на фиг.2 - продольный разрез сопла;

на фиг.3 - фрагмент поперечного разреза боковой стенки корпуса сопла.

Сопло содержит корпус 1, дозвуковые створки 2, в средней части шарнирно прикрепленные к боковым стенкам корпуса. К дозвуковым створкам 2 шарнирно прикреплены сверхзвуковые створки 3. Внешние створки 4 передним концом шарнирно подвешены к боковым стенкам корпуса 1, а на их заднем конце выполнены направляющие 5, в которые заведены ролики 6, установленные в сверхзвуковой створке 3 (фиг.2). С внешней стороны боковых стенок корпуса 1 на продольной оси шарнирно закреплены гидроцилиндры 7 поворота дозвуковых створок 2. Концы штоков гидроцилиндров 7 соединены с кронштейнами 8, на концах которых установлены ролики 9, заведенные в направляющие 10, неподвижно закрепленные на корпусе 1 (фиг.1, 3). Поперечные проушины 11 кронштейнов 8 соединены тягами 12 с рычагами 13, неподвижно закрепленными на оси вращения дозвуковых створок 2. К рычагам 13 шарнирно подсоединены тяги 14, на другом конце которых установлены ролики 15, заведенные в направляющие 16, выполненные во внешних створках 4. К проушинам 17, выполненным в средней части тяг 14, шарнирно подсоединены штоки дополнительных гидроцилиндров 18, гильзы которых закреплены на боковых стенках корпуса сопла 1.

Устройство работает следующим образом.

Для изменения площади критического сечения сопла или перевода его в режим реверса тяги в гидроцилиндры 7 подается давление рабочей жидкости, и штоки передвигают кронштейны 8 с роликами 9 вдоль направляющих 10. Проушины 11 кронштейнов 8 через тяги 12 поворачивают рычаги 13 и, соответственно, дозвуковые створки 2 в нужное положение. При этом через тяги 14 внешние створки 4 и сверхзвуковые створки 3 устанавливаются в определенные кинематикой положения (положения а и b фиг.2, симметричные относительно продольной оси сопла).

Для изменения площади среза сопла при установившемся его критическом сечении при изменении условий полета (высота, скорость и т.д.) в гидроцилиндры 18 подается давление рабочей жидкости (в штоковую или бесштоковую полости), в результате чего штоки гидроцилиндров 18 поворачивают тяги 14 и симметрично раскрывают (например, положения а2, b2 фиг.2) или прикрывают (положения a1, b1 фиг.2) внешние створки 4 и через ролики 6 сверхзвуковые створки 3.

Для изменения вектора тяги по сигналу подается давление рабочей жидкости в бесштоковую полость гидроцилиндров 18, расположенных с одной стороны продольной оси сопла, и в штоковую полость гидроцилиндров с другой стороны. Сверхзвуковые створки переходят в положение а1-b2, и наоборот, при подаче давления в противоположные указанным полости гидроцилиндров сверхзвуковые створки поворачиваются в положение а2-b1. Таким образом обеспечивается поворот вектора тяги сопла в вертикальной плоскости.

Предложенная конструкция обеспечивает синхронные движения и симметричную установку дозвуковых створок и позволяет изменять площадь среза сопла при постоянном критическом сечении, а также осуществлять отклонение вектора тяги поворотом сверхзвуковых створок.

Осуществление изобретения позволяет увеличить надежность работы двигателя и повысить его КПД.

Плоское сопло турбореактивного двигателя содержит корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые створки, сверхзвуковые створки, внешние створки, кронштейны и гидроцилиндры, соединенные с рычагами, жестко прикрепленными к дозвуковым створкам, установленные снаружи боковых стенок корпуса сопла. Сверхзвуковые створки шарнирно соединены с дозвуковыми. Внешние створки одним концом прикреплены к корпусу, а другим соединены со сверхзвуковыми створками. Кронштейны размещены на продольных осях боковых стенок корпуса сопла с их наружной стороны и шарнирно соединены с гидроцилиндрами поворота дозвуковых створок. Каждый кронштейн на переднем и заднем концах снабжен роликами, заведенными в направляющие, жестко прикрепленные к корпусу, и двумя поперечными проушинами, соединенными тягами с рычагами дозвуковых створок. К каждому рычагу шарнирно прикреплена дополнительная тяга, которая на другом конце снабжена роликами, заведенными в направляющие, выполненные на внешних створках. На боковых стенках корпуса сопла установлены дополнительные гидроцилиндры, штоки которых шарнирно соединены с дополнительными тягами поворота внешних створок. Изобретение позволяет повысить надежность работы и коэффициент полезного действия турбореактивного двигателя. 3 ил.

Плоское сопло турбореактивного двигателя, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые створки, сверхзвуковые створки, шарнирно соединенные с дозвуковыми, внешние створки, одним концом прикрепленные к корпусу, а другим соединенные со сверхзвуковыми створками, и гидроцилиндры, соединенные с рычагами, жестко прикрепленными к дозвуковым створкам, установленные снаружи боковых стенок корпуса сопла, отличающееся тем, что оно снабжено кронштейнами, размещенными на продольных осях боковых стенок корпуса сопла с их наружной стороны, шарнирно соединенными с гидроцилиндрами поворота дозвуковых створок, причем каждый кронштейн на переднем и заднем концах снабжен роликами, заведенными в направляющие, жестко прикрепленные к корпусу, и двумя поперечными проушинами, соединенными тягами с рычагами дозвуковых створок, причем к каждому рычагу шарнирно прикреплена дополнительная тяга, которая на другом конце снабжена роликами, заведенными в направляющие, выполненные на внешних створках, а на боковых стенках корпуса сопла установлены дополнительные гидроцилиндры, штоки которых шарнирно соединены с дополнительными тягами поворота внешних створок.