Плоское сопло турбореактивного двигателя
Владельцы патента RU 2445486:
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") (RU)
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло турбореактивного двигателя содержит корпус, дозвуковые створки, шарнирно прикрепленные к корпусу, сверхзвуковые створки, шарнирно соединенные с дозвуковыми, и внешние створки, одним концом шарнирно прикрепленные к корпусу, а другим соединенные со сверхзвуковыми створками. Дозвуковая створка выполнена в виде каркаса, состоящего из двух частей, соединенных каналами для охлаждающего воздуха. На передней части неподвижно установлен экран, снабженный двухпозиционным краном перепуска охлаждающего воздуха, и шарнирно прикрепленная заслонка. Задняя часть снабжена днищем, установленным с возможностью поворота вокруг поперечной оси каркаса, с неподвижно прикрепленным к нему кронштейном. Сверхзвуковая створка снабжена наружным и внутренним теплозащитными экранами. Задняя часть каркаса заведена под наружный экран сверхзвуковой створки, а заслонка со стороны среза сопла соединена силовыми тягами с кронштейном днища, а с другой стороны - тягами с двухпозиционным краном перепуска. Изобретение позволяет снизить инфракрасное излучение на бесфорсажных режимах работы двигателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к конструкции плоских 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, и внешние створки, один конец которых шарнирно подвешен к боковым стенкам корпуса, а другой соединен со сверхзвуковыми створками (см. патент США №3973731 класса 239.265.39, опубл. в 1976 году).
Указанное сопло обеспечивает реверсирование и изменение вектора тяги двигателя.
Недостаток указанного сопла состоит в том, что оно на бесфорсажных режимах обладает высоким уровнем инфракрасного излучения (ИК) от деталей форсажной камеры и турбины, имеющих высокую температуру.
Задачей изобретения является снижение ИК-излучения на бесфорсажных режимах работы двигателя.
Указанная задача решается тем, что в известном плоском сопле турбореактивного двигателя, содержащем корпус, дозвуковые створки, шарнирно прикрепленные к корпусу, сверхзвуковые створки, шарнирно соединенные с дозвуковыми, и внешние створки, одним концом шарнирно прикрепленные к корпусу, а другим соединенные со сверхзвуковыми створками, согласно изобретению дозвуковая створка выполнена в виде каркаса, состоящего из двух частей, соединенных каналами для охлаждающего воздуха, причем на передней части неподвижно установлен экран, снабженный двухпозиционным краном перепуска охлаждающего воздуха, и шарнирно прикрепленная заслонка, а задняя часть снабжена днищем, установленным с возможностью поворота вокруг поперечной оси каркаса, с неподвижно прикрепленным к нему кронштейном, сверхзвуковая створка снабжена наружным и внутренним теплозащитными экранами, при этом задняя часть каркаса заведена под наружный экран сверхзвуковой створки, а заслонка со стороны среза сопла соединена силовыми тягами с кронштейном днища, а с другой стороны - тягами с двухпозиционным краном перепуска.
Другой конец каждой внешней створки заведен в направляющую, установленную на сверхзвуковой створке с возможностью поворота вокруг ее поперечной оси.
Такая конструкция обеспечивает на режиме «малой заметности» образование дозвуковыми и сверхзвуковыми створками центрального тела, препятствующего прохождению прямого излучения от разогретых узлов форсажной камеры и турбины через сопло. Видимые на этом режиме поверхности внешних створок охлаждаются вентиляционным воздухом мотогондолы самолета, а наружные поверхности сверхзвуковых створок охлаждаются воздухом из канала охлаждения сопла, вследствие чего уменьшается ИК-излучение от них.
На приведенных чертежах:
на фиг.1 показан продольный разрез плоского сопла на бесфорсажном режиме;
на фиг.2 - положение сопла на режиме «малой заметности»;
на фиг.3 - продольный разрез по кинематическим элементам, обеспечивающим режим «малой заметности»;
на фиг.4 - вид сверху на дозвуковые и сверхзвуковые створки сопла.
Сопло содержит корпус 1 и дозвуковые створки 2. Створки 2 в средней части шарнирно прикреплены 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 задним заведены в направляющие 5, установленные в сверхзвуковых створках 3 с возможностью поворота вокруг осей 6, закрепленных на сверхзвуковых створках 3.
Дозвуковая створка 2 выполнена в виде каркаса 7 с неподвижно закрепленным на его передней части экраном 8 и соединенного с поворотным днищем 9 с помощью оси 10, обеспечивающей возможность поворота днища.
В средней части каркас выполнен в виде каналов 11 для прохода охлаждающего воздуха в заднюю часть каркаса, сопрягаемую со сверхзвуковой створкой 3.
На каркасе 7 перед каналами 11 шарнирно установлена заслонка 12, которая соединена силовыми тягами 13 с кронштейном 14, неподвижно установленным на днище 9. С другой стороны заслонка 13 через тяги 15 кинематически соединена с двухпозиционным краном 16 для перепуска охлаждающего воздуха, установленным на каркасе 7 с возможностью поворота вокруг оси 17. В передней части створок 2 шарнирно установлены гидроцилиндры 18, штоки которых соединены с кронштейнами 14.
Во внешних створках 4 выполнены полости 19 для прохода вентиляционного воздуха из мотогондолы. На наружных поверхностях сверхзвуковых створок 3 неподвижно установлены экраны 20, которые передней частью сопрягаются с задней частью каркасов 7, а на их внутренних поверхностях неподвижно закреплены экраны 21.
Устройство работает следующим образом. Перевод сопла в положение «малой заметности» по инфракрасному излучению производится из положения сопла, занимаемого на бесфорсажном режиме работы двигателя (см. фиг.1). При подаче сигнала перевода сопла в режим «малой заметности» гидроцилиндры 18 поворачивают за кронштейны 14 днища 9 вокруг осей 10 до упора друг в друга. Одновременно кронштейны 14 через силовые тяги 13 поворачивают заслонки 12 до упора во внешние створки, перекрывая канал вентиляционного воздуха из мотогондолы и направляя горячие газы в межстворочное пространство. Под давлением газов сверхзвуковые створки 3 поворачиваются к центру сопла до упора друг в друга вокруг шарниров на створках 2, при этом направляющие 5 поворачиваются вокруг осей 6, закрепленных на створках 3. Таким образом образуются два канала с критическим сечением и срезом, разделенных центральным телом.
При повороте заслонки 12 до упора во внешнюю створку она через тяги 15 поворачивает кран 16 вокруг оси 17, в результате чего перекрывается подэкранная щель под створкой 2 и открывается щель во внутреннюю полость каркаса 7. Далее охлаждающий воздух через каналы 11 и заднюю часть каркаса проникает в полость между наружным экраном сверхзвуковой створки 3 и наружной поверхностью створки. Весь вентиляционный воздух из мотогондолы направляется в полости 19 во внешних створках 4.
Такое выполнение конструкции обеспечивает на режиме «малой заметности» образование дозвуковыми и сверхзвуковыми створками центрального тела, препятствующего прохождению излучения от турбины и форсажной камеры через сопло, а также эффективное охлаждение проточной части сопла и, как следствие, значительное уменьшение инфракрасного излучения от хвостовой части двигателя.
Осуществление изобретения позволяет существенно уменьшить инфракрасное излучение двигателя и эффективную площадь рассеивания радиолокационного излучения на режиме «малой заметности».
1. Плоское сопло турбореактивного двигателя, содержащее корпус, дозвуковые створки, шарнирно прикрепленные к корпусу, сверхзвуковые створки, шарнирно соединенные с дозвуковыми, и внешние створки, одним концом шарнирно прикрепленные к корпусу, а другим соединенные со сверхзвуковыми створками, отличающееся тем, что дозвуковая створка выполнена в виде каркаса, состоящего из двух частей, соединенных каналами для охлаждающего воздуха, причем на передней части неподвижно установлен экран, снабженный двухпозиционным краном перепуска охлаждающего воздуха, и шарнирно прикрепленная заслонка, а задняя часть снабжена днищем, установленным с возможностью поворота вокруг поперечной оси каркаса, с неподвижно прикрепленным к нему кронштейном, сверхзвуковая створка снабжена наружным и внутренним теплозащитными экранами, при этом задняя часть каркаса заведена под наружный экран сверхзвуковой створки, а заслонка со стороны среза сопла соединена силовыми тягами с кронштейном днища, а с другой стороны - тягами с двухпозиционным краном перепуска.
2. Плоское сопло турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что другой конец каждой внешней створки заведен в направляющую, установленную на сверхзвуковой створке с возможностью поворота вокруг ее поперечной оси.
