РЕГУЛИРУЕМОЕ СВЕРХЗВУКОВОЕ СОПЛО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК F02K1/12 F02K1/78 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемых сверхзвуковых сопел турбореактивных двигателей (ТРД).

Известно устройство регулируемого сверхзвукового сопла ТРД, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, причем на внешних створках установлены пневмоцилиндры с подсоединенными к ним пневмоподводами, каждый из которых выполнен в виде центральной трубки, размещенной вдоль продольной оси внешней створки, и снабжен пневмоперебросом, прикрепленным к корпусу сопла (патент на полезную модель RU №41088, кл. F02K 1/12, опубл. 10.10.2004).

Недостатком указанного устройства является возникновение термонапряжений в пневмоподводе из-за разности температур с внешней створкой и возникновение напряжений в нем при кинематических перемещениях створок сопла, особенно в местах подсоединения к пневмоцилиндрам. Указанное приводит к возникновению трещин в пневмоподводах и нарушению герметичности в соединениях.

Задачей данного устройства является снижение напряжений в трубках пневмоподвода и его соединениях со смежными узлами.

Указанная задача достигается тем, что в известном регулируемом сверхзвуковом сопле, содержащем корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, причем на внешних створках установлены пневмоцилиндры с подсоединенными к ним пневмоподводами, каждый из которых выполнен в виде центральной трубки, размещенной вдоль продольной оси внешней створки и снабжен пневмоперебросом, прикрепленным к корпусу сопла, согласно изобретению каждый пневмоподвод снабжен тройником, прикрепленным к внутренней поверхности внешней створки, полость которого сообщена с центральной и двумя дополнительными трубками, соединенными со штоковыми полостями смежных пневмоцилиндров, при этом трубки выполнены с криволинейными участками.

Такое выполнение устройства позволяет значительно уменьшить термические напряжения, возникающие в элементах пневмоподвода и его соединениях со смежными узлами во время работы двигателя, а также уменьшить массу сопла.

На фиг. 1 показан продольный разрез регулируемого сверхзвукового сопла газотурбинного двигателя;

на фиг. 2 - сечение Α-A по пневмоцилиндрам в окружном направлении;

на фиг. 3 - вид Б - место подвода сжатого воздуха к штоковым полостям смежных пневмоцилиндров;

на фиг. 4 - сечение В-В по тройнику и центральной трубке.

Регулируемое сверхзвуковое сопло ТРД содержит корпус 1, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые створки 2 и внешние створки 3, при этом дозвуковые створки 2 и внешние створки 3 шарнирно соединены со сверхзвуковыми створками 4. На внутренней поверхности 5 каждой четной внешней створки 3 закреплены пневмоцилиндры 6 своими корпусами 7 и пневмоподводы 8, а на нечетных внешних створках 3 закреплены пневмоцилиндры 6 своими штоками 9. Каждый пневмоподвод 8 снабжен тройником 10 и размещен на продольной оси 11 внешней створки 3. Полость тройника 10 сообщена с центральной трубкой 12 и с двумя дополнительными трубками 13, соединенными со штоковыми полостями 14 смежных пневмоцилиндров 6. Центральная трубка 12 и две дополнительные трубки 13 имеют криволинейные участки 15 и 16 соответственно. Передний конец 17 центральной трубки 12 соединен с пневмоперебросом 18, прикрепленным к корпусу 1.

Каждый тройник 10 пневмоподвода 8 прикреплен к внутренней поверхности 5 внешней створки 3 при помощи винта 19 и штифта 20, фиксирующего пневмоподвод 8 от проворота относительно внешней створки 3.

Устройство работает следующим образом. При запуске двигателя происходит наддув пневмоцилиндров 6 сопла воздухом из последней ступени компрессора двигателя через воздушные коммуникации, пневмоперебросы 18 и пневмоподводы 8 сопла. Так как давление воздуха подается в штоковые полости 14 смежных пневмоцилиндров 6, т.е. на их закрытие, то возникают силы, сжимающие сверхзвуковую часть сопла, которые действуют против газовых сил внутри сопла, устанавливая диаметр среза сопла в оптимальное для данного режима работы двигателя положение. Температура воздуха в пневмоподводах 8 и соответственно в самих пневмоцилиндрах 6 на 150…200°С больше, чем температура внешних створок 3, на которых закреплены пневмоподводы 8 и пневмоцилиндры 6. В это время криволинейные участки 15 на центральной трубке 12 и криволинейные участки 16 дополнительных трубок 13 за счет податливости нивелируют, т.е. уменьшают до минимума тепловые напряжения. Допустимые отклонения при изготовлении пневмоподводов 8, внешних створок 3 и пневмоцилиндров 6 также компенсируются податливостью криволинейных участков 15 и 16 трубок 12 и 13 соответственно.

Благодаря симметричному креплению корпусов 7 пневмоцилиндров 6 к внешним створкам 3 через одну попарно на внешних створках 3 образуются минимальные силы, противоположные друг другу без воздействия на положение створки. Кроме этого, уменьшается масса сопла из-за уменьшения вдвое количества пневмоподводов 8.

Осуществление изобретения позволит повысить надежность сопла и уменьшить его массу.

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя относится к авиационному двигателестроению. Регулируемое сверхзвуковое сопло содержит корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками. На внешних створках установлены пневмоцилиндры с подсоединенными к ним пневмоподводами. Каждый пневмоподвод выполнен в виде центральной трубки, размещенной вдоль продольной оси внешней створки, и снабжен пневмоперебросом, прикрепленным к корпусу сопла. Каждый пневмоподвод снабжен тройником, прикрепленным к внутренней поверхности внешней створки, полость которого сообщена с центральной и двумя дополнительными трубками, соединенными со штоковыми полостями смежных пневмоцилиндров. Трубки выполнены с криволинейными участками. Изобретение позволяет уменьшить термические напряжения, возникающие в элементах пневмоподвода и его соединениях со смежными узлами во время работы двигателя, а также уменьшить массу сопла. 4 ил.

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, причем на внешних створках установлены пневмоцилиндры с подсоединенными к ним пневмоподводами, каждый из которых выполнен в виде центральной трубки, размещенной вдоль продольной оси внешней створки, и снабжен пневмоперебросом, прикрепленным к корпусу сопла, отличающееся тем, что каждый пневмоподвод снабжен тройником, прикрепленным к внутренней поверхности внешней створки, полость которого сообщена с центральной и двумя дополнительными трубками, соединенными со штоковыми полостями смежных пневмоцилиндров, при этом трубки выполнены с криволинейными участками.