Турбореактивный двигатель с прямоугольным соплом
Изобретение относится к турбореактивным двигателям авиационного применения, предназначенным для длительной работы на сверхзвуковом самолете. Турбореактивный двигатель включает прямоугольное сопло, выполненное с удлиненной нижней стенкой сопла с выпукло-вогнутой трактовой поверхностью на выходе, а также канал наружного контура. С внешней стороны от канала наружного контура выполнен внешний канал, на выходе соединенный с внутренней полостью выходного сопла. Нижняя удлиненная стенка сопла выполнена из передней и задней створок с образованием между подвижными концами створок щелевой полости. На входе щелевая полость соединена с внутренней полостью сопла, а на выходе - со сверхзвуковой трактовой частью сопла, с возможностью изменения высоты щелевой полости по режимам работы двигателя. Отношение максимальной высоты щелевой полости к минимальной высоте щелевой полости составляет 5…15. Изобретение позволяет снизить уровень шума турбореактивного двигателя за счет экранирования газового потока низкоскоростным потоком холодного воздуха. 3 ил.
Изобретение относится к турбореактивным двигателям авиационного применения, предназначенным для длительной работы на сверхзвуковом самолете.
Известен двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой, предназначенный для сверхзвукового самолета (С.А. Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей, стр. 8, рис. 1.3).
Недостатком известной конструкции является ухудшенная экономичность и повышенный уровень шума, так как повышенная тяга двигателя создается за счет работы форсажной камеры.
Наиболее близким к заявляемому является двухконтурный турбореактивный двигатель, выходное сопло которого на входе выполнено с прямоугольным поперечным сечением, причем нижняя стенка сопла выполнена удлиненной относительно верхней, с выпукло-вогнутой трактовой поверхностью (патент RU №2488710, МПК: F02K 3/08).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является отсутствие возможности дополнительного регулирования перепускаемого воздуха для повышения эффективности и надежности работы двигателя на всех режимах и повышенный уровень шума на режимах взлета и набора высоты из-за высокой скорости газового потока, истекающего из сверхзвукового сопла.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении уровня шума, генерируемого высокоскоростным газовым потоком на выходе из сопла в нижней полусфере за счет экранирования газового потока низкоскоростным потоком холодного воздуха.
Указанный технический результат достигается тем, что в турбореактивном двигателе с прямоугольным соплом, выполненным с удлиненной нижней стенкой сопла с выпукло-вогнутой трактовой поверхностью на выходе, и с каналом наружного контура, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ с внешней стороны от канала наружного контура турбореактивного двигателя выполнен внешний канал, на выходе соединенный с внутренней полостью выходного сопла, нижняя удлиненная стенка которого выполнена из передней и задней створок с образованием между подвижными концами створок щелевой полости, соединенной на входе с внутренней полостью сопла, а на выходе - со сверхзвуковой трактовой частью сопла, с возможностью изменения высоты щелевой полости по режимам работы двигателя, причем H/h=5…15, где:
Н - максимальная высота щелевой полости;
h - минимальная высота щелевой полости.
Выполнение с внешней стороны от канала наружного контура турбореактивного двигателя канала внешнего контура, соединенного на выходе с внутренней полостью выходного сопла, позволяет организовать охлаждение элементов конструкции сопла холодным воздухом из канала внешнего контура.
Выполнение нижней удлиненной стенки сопла из передней и задней створок с образованием между подвижными концами створок щелевой полости, соединенной на входе с внутренней полостью сопла, а на выходе - со сверхзвуковой трактовой частью сопла, с возможностью изменения высоты щелевой полости по режимам работы двигателя, позволяет на взлетном режиме работы двигателя и на режиме набора высоты большую часть холодного воздуха из канала внешнего контура выпускать в нижней части сопла, что способствует снижению уровня шума в нижней полусфере путем экранирования высокоскоростной струи газа холодным низкоскоростным потоком воздуха.
При H/h<5 - увеличивается уровень шума в нижней полусфере.
При H/h>15 - ухудшается экономичность турбореактивного двигателя из-за повышенных гидравлических потерь на прокачку холодного воздуха из канала внешнего контура.
На фиг. 1 - изображен продольный разрез турбореактивного двигателя с прямоугольным в поперечном сечении соплом.
На фиг. 2 - элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде (положение створок сопла при трансзвуковом полете).
На фиг. 3 - элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде (положение створок сопла на взлетном режиме и на режиме набора высоты).
Турбореактивный двигатель с прямоугольным соплом 1 состоит из газогенератора 2, на выходе из которого установлен регулируемый смеситель 3 и ниже по потоку газа 4 установлено прямоугольное в поперечном сечении выходное сопло 5 с выпукло-вогнутой нижней стенкой 6, удлиненной относительно верхней стенки 7. С наружной стороны от газогенератора 2 расположен канал наружного контура 8, ограниченный стенкой 9, с внешней стороны от которой размещен канал внешнего контура 10, соединенный на выходе с внутренней полостью 11 выходного сопла 5, нижняя удлиненная стенка 6 которого выполнена из передней 12 и задней 13 створок с образованием между подвижными концами 14 и 15 створок 12 и 13 щелевой полости 16, соединенной на входе с внутренней полостью 11 сопла 5, а на выходе - со сверхзвуковой трактовой частью 17 сопла 5. Верхняя стенка 7 сопла 5 выполнена неподвижной и образует с корпусом 18 сопла 5 верхнюю щелевую полость 19, которая на выходе также соединена со сверхзвуковой частью 17 сопла 5.
Передняя створка 12 сопла с помощью силового привода 20 позволяет изменять площадь горла 21 сопла 5, а задняя створка 13 с помощью силового привода 22 позволяет изменять высоту 23 щелевой полости 16.
Работает данное устройство следующим образом. При работе двигателя 1 на сверхзвуковых режимах полета высота 23 щелевой полости 16 между створками 12 и 13 минимальна и равна высоте верхней щелевой полости 19. При работе двигателя на режиме взлета и на режиме набора высоты площадь горла 21 сопла 5 с помощью силового привода 20 увеличивается, высота 23 нижней щелевой 16 полости с помощью силового привода 22 также увеличивается, что приводит к увеличению расхода холодного, низкоскоростного потока 24 воздуха вдоль нижней задней створки 13 сопла 5, экранируя таким образом высокоскоростной поток газа 4, что снижает уровень шума от двигателя 1 в нижней полусфере.
Турбореактивный двигатель с прямоугольным соплом, выполненным с удлиненной нижней стенкой сопла с выпукло-вогнутой трактовой поверхностью на выходе, и с каналом наружного контура, отличающийся тем, что с внешней стороны от канала наружного контура турбореактивного двигателя выполнен внешний канал, на выходе соединенный с внутренней полостью выходного сопла, нижняя удлиненная стенка которого выполнена из передней и задней створок с образованием между подвижными концами створок щелевой полости, соединенной на входе с внутренней полостью сопла, а на выходе - со сверхзвуковой трактовой частью сопла, с возможностью изменения высоты щелевой полости по режимам работы двигателя, причем Н/h=5…15, где:
Н - максимальная высота щелевой полости;
h - минимальная высота щелевой полости.
