Плоское сопло турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло содержит последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые и сверхзвуковые створки, а также внешние створки, соединенные с корпусом и сверхзвуковыми створками, боковые стенки, соединенные с корпусом. Участок любой из сверхзвуковых створок в месте соединения ее с дозвуковой створкой в поперечном разрезе выполнен прямоугольной формы, плавно переходящий в направлении среза плоского сопла в участок, выполненный в поперечном разрезе уголковой формы, образованный двумя пластинами, соединенными по торцам под тупым углом, вершина которого направлена от продольной оси турбореактивного двигателя. Участок любой из внешних створок, расположенный непосредственно над соответствующей сверхзвуковой створкой, повторяет геометрическую форму последней. Изобретение позволяет снизить потери тяги и повысить надежность плоского сопла турбореактивного двигателя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано плоское сопло ТРД, содержащее последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые створки и сверхзвуковые створки, а также внешние створки, соединенные с корпусом и сверхзвуковыми створками, боковые стенки, соединенные с корпусом (RU 2445486 С1).

Недостатком прототипа является низкая прочность и жесткость сверхзвуковых створок и боковых стенок корпуса плоского сопла при действии на них давления газа и, как следствие, их значительные деформации. Деформации сверхзвуковых створок приводят к отклонению площади среза плоского сопла от расчетной, что в свою очередь увеличивает потери его тяги. Из-за деформации стенок образуется зазор между ними и створками, в результате чего происходят утечки газа, а, следовательно, также растут потери тяги. Кроме того, низкая прочность и жесткость сверхзвуковых створок и боковых стенок корпуса снижают надежность работы плоского сопла и ТРД в целом.

Техническим результатом, достигаемым заявленным устройством, является снижение потерь тяги и повышение надежности работы плоского сопла и ТРД в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном плоском сопле ТРД, содержащем последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые створки и сверхзвуковые створки, а также внешние створки, соединенные с корпусом и сверхзвуковыми створками, боковые стенки, соединенные с корпусом, согласно настоящему изобретению, участок любой из сверхзвуковых створок в месте соединения ее с дозвуковой створкой в поперечном разрезе выполнен прямоугольной формы, плавно переходящий в направлении среза плоского сопла в участок, выполненный в поперечном разрезе уголковой формы, образованный двумя пластинами, соединенными по торцам под тупым углом, вершина которого направлена от продольной оси турбореактивного двигателя, при этом участок любой из внешних створок, расположенный непосредственно над соответствующей сверхзвуковой створкой, повторяет геометрическую форму последней.

Наличие участка уголковой формы со стороны среза плоского сопла повышает прочность и жесткость сверхзвуковых створок за счет образованного продольного ребра жесткости, а также уменьшает площадь боковых стенок корпуса, на которую воздействует давление газового потока.

Выполнение участков сверхзвуковых створок прямоугольной формы в месте соединения их с дозвуковыми позволяет обеспечить надежное соединение указанных створок между собой и избежать в этом месте утечек газа.

Выполнение участка любой из внешних створок, расположенного непосредственно над соответствующей сверхзвуковой створкой, повторяющего геометрическую форму последней также позволяет повысить ее прочность и жесткость за счет образованного продольного ребра жесткости, а также обеспечить минимальное расстояние между ней и смежной сверхзвуковой створкой на срезе плоского сопла, что приводит к снижению потерь эффективной тяги двигателя в результате донного сопротивления (Теория и расчет авиационных двигателей / Под. ред. С.М. Шляхтенко. Учебник для вузов - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1987 - 568 с: ил., страница 177).

Преимущественно выполнение упомянутого тупого угла (α) в интервале 110-150°- меньше 110° приведет к недостаточной прочности сверхзвуковой створки, а больше 150° - к значительному росту ее массы.

Преимущественно выполнение максимальной высоты (h) сверхзвуковой створки на срезе плоского сопла не превышающей 20% от ее длины необходимо для плавного изменения формы проточной части сопла с целью недопущения потерь тяги вследствие отрыва потока газа от его поверхности.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей.

На фигуре 1 изображен продольный разрез плоского сопла турбореактивного двигателя.

На фигуре 2 изображен разрез А-А.

На фигуре 3 изображен разрез Б-Б.

Плоское сопло ТРД, содержит корпус 1 с боковыми стенками 2, дозвуковые створки 3 и сверхзвуковые створки 4, причем корпус 1, дозвуковые створки 3 и сверхзвуковые створки 4 установлены последовательно и шарнирно соединенные друг с другом. Плоское сопло ТРД также содержит внешние створки 5, соединенные с корпусом 1 и сверхзвуковыми створками 4. При этом участок любой из сверхзвуковых створок 4 в месте соединения ее с дозвуковой створкой 3 в поперечном разрезе выполнен прямоугольной формы, плавно переходящий в направлении среза плоского сопла в участок, выполненный в поперечном разрезе уголковой формы, образованный двумя пластинами 6 и 7, соединенными по торцам под тупым углом, вершина которого направлена от продольной оси турбореактивного двигателя. Кроме того участок любой из внешних створок 5, расположенный непосредственно над соответствующей сверхзвуковой створкой 4, повторяет геометрическую форму последней.

Устройство работает следующим образом.

При работе ТРД вращением дозвуковых и сверхзвуковых створок 3 и 4 устанавливаются необходимые на заданном режиме работы площадь критического сечения плоского сопла и площадь его среза. Внешние створки 5 обеспечивают обтекание плоского сопла наружным потоком воздуха с минимальными аэродинамическими потерями. При изменении формы поперечного сечения сверхзвуковой створки 4 с прямоугольной на уголковую увеличивается ее прочность и жесткость при изгибе в направлении, перпендикулярном продольной оси симметрии двигателя, что в свою очередь уменьшает ее деформацию и, как следствие, уменьшает отклонение площади среза плоского сопла от расчетной, а значит и потери его тяги. Переход с прямоугольного на уголковое сечение по длине сверхзвуковой створки 4 позволяет при неизменных ширине проточной части и площади среза уменьшить площадь боковых стенок 2, на которые действует давление газового потока, что приводит к снижению нагрузки, действующей на них, а значит и уменьшению их деформаций. Это предотвращает образование зазоров между стенками 2 и створками 3 и 4 плоского сопла и, как следствие, исключает утечки газа в указанные зазоры, а значит и потери тяги вследствие них.

Выполнение участка любой из внешних створок 5, расположенного непосредственно над соответствующей сверхзвуковой створкой 4, повторяющего геометрическую форму последней также позволяет повысить ее прочность и жесткость за счет образованного продольного ребра жесткости, а также обеспечить минимальное расстояние между ней и смежной сверхзвуковой створкой 4 на срезе плоского сопла (размер b на фиг. 3), что приводит к снижению потерь эффективной тяги двигателя в результате донного сопротивления (Теория и расчет авиационных двигателей / Под. ред. С.М. Шляхтенко. Учебник для вузов - 2-е изд., перераб. И доп. - М: Машиностроение, 1987 - 568 с: ил., страница 177). Выполнение тупого угла α (фиг. 3) в диапазоне 110°…150° обеспечивает достаточно высокую прочность и жесткость сверхзвуковой створки 4 без существенного роста массы, а выполнение ее максимальной высоты (размер h на фиг. 3) на срезе сопла не превышающей 20% от ее же длины необходимо для плавного изменения формы проточной части сопла с целью недопущения потерь тяги вследствие отрыва потока газа от его поверхности.

1. Плоское сопло турбореактивного двигателя, содержащее последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые створки и сверхзвуковые створки, а также внешние створки, соединенные с корпусом и сверхзвуковыми створками, боковые стенки, соединенные с корпусом, отличающееся тем, что участок любой из сверхзвуковых створок в месте соединения ее с дозвуковой створкой в поперечном разрезе выполнен прямоугольной формы, плавно переходящий в направлении среза плоского сопла в участок, выполненный в поперечном разрезе уголковой формы, образованный двумя пластинами, соединенными по торцам под тупым углом, вершина которого направлена от продольной оси турбореактивного двигателя, при этом участок любой из внешних створок, расположенный непосредственно над соответствующей сверхзвуковой створкой, повторяет геометрическую форму последней.

2. Плоское сопло турбореактивного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый тупой угол со стороны среза плоского сопла выполнен в интервале 110-150°.

3. Плоское сопло турбореактивного двигателя по п. 1 или 2, отличающееся тем, что максимальная высота сверхзвуковой створки на срезе сопла не превышает 20% от длины сверхзвуковой створки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигательному машиностроению, а именно к регулируемым разрезным соплам прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Разрезное регулируемое сопло содержит шарнирно закрепленные на корпусе двумя кольцевыми рядами дозвуковые ведущие и ведомые створки и сверхзвуковые ведущие и ведомые створки, формирующие проточный тракт, систему синхронизации створок и систему регулирования площади критического сечения сопла, включающую приводы, связанные с рычагами, закрепленными на ведущих дозвуковых створках.

Изобретение относится к двигательному машиностроению, а именно к регулируемым разрезным соплам прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Разрезное регулируемое сопло содержит шарнирно закрепленные на корпусе двумя кольцевыми рядами дозвуковые ведущие и ведомые створки и сверхзвуковые ведущие и ведомые створки, формирующие проточный тракт, систему синхронизации створок и систему регулирования площади критического сечения сопла, включающую приводы, связанные с рычагами, закрепленными на ведущих дозвуковых створках.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло содержит последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые створки и сверхзвуковые створки, а также внешние створки, соединенные с корпусом и сверхзвуковыми створками, а также обтекатели, каждый из которых выполнен в поперечном разрезе П-образной формы и контактирует с соответствующей сверхзвуковой створкой по боковым поверхностям.

Изобретение относится к реактивным соплам бесфорсажных газотурбинных двигателей авиационного применения. Выхлопное сопло турбореактивного двигателя летательного аппарата имеет канал изогнутой формы, открытый с входной и выходной стороны и имеющий нижнюю, верхнюю и боковые стенки, включает часть канала, сужающуюся до критического сечения прямоугольной формы в сторону выхода, снабженную подвижной створкой, и расположенную после него расширяющуюся часть.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло 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.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло 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.

Гиперзвуковой летательный аппарат содержит фюзеляж, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, интегрированный с нижней частью фюзеляжа, и стартовую двигательную установку, состыкованную с фюзеляжем последовательно посредством устройства стыковки и отделения.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло турбореактивного двигателя содержит корпус с закрепленными на нем боковыми стенками, дозвуковые, сверхзвуковые и внешние створки, а также продольные рычаги, рычаги управления дозвуковыми створками, гидроцилиндры управления дозвуковыми створками и кронштейны.

Способ запуска гиперзвукового летательного аппарата включает разгон стартовой двигательной установкой, отделение и запуск прямоточного воздушно-реактивного двигателя, интегрированного с нижней частью фюзеляжа.

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя относится к области авиационного двигателестроения. Сопло содержит корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, сверхзвуковые створки, шарнирно прикрепленные к дозвуковым створкам и подвижно соединенные с внешними створками, привод створок и механизм синхронизации дозвуковых и внешних створок, выполненный в виде основных и шарнирно связанных с ними дополнительных рычагов, соединенных шарнирно с дозвуковыми и внешними створками, телескопические тяги и пневмоцилиндры, установленные на внешних створках в окружном направлении.

Изобретение относится к двигательному машиностроению, а именно к регулируемым разрезным соплам прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Разрезное регулируемое сопло содержит шарнирно закрепленные на корпусе двумя кольцевыми рядами дозвуковые ведущие и ведомые створки и сверхзвуковые ведущие и ведомые створки, формирующие проточный тракт, систему синхронизации створок и систему регулирования площади критического сечения сопла, включающую приводы, связанные с рычагами, закрепленными на ведущих дозвуковых створках.

Изобретение относится к устройствам для подавления акустических колебаний. Акустическую сотовую панель, имеющую радиус кривизны, разрезают на сегменты, которые имеют продольные и поперечные стороны, продолжающиеся между краями сотовой структуры.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло содержит последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые створки и сверхзвуковые створки, а также внешние створки, соединенные с корпусом и сверхзвуковыми створками, а также обтекатели, каждый из которых выполнен в поперечном разрезе П-образной формы и контактирует с соответствующей сверхзвуковой створкой по боковым поверхностям.

Выпускное сопло для газообразных продуктов сгорания ракетного двигателя содержит неподвижную часть, подвижную часть, продолжающую неподвижную часть, а также уплотнительное устройство.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для контроля диаметра критического сечения регулируемого сопла при производстве авиационных или ракетных реактивных двигателей.

Изобретение относится к области авиации, к конструкции авиационных двигателей и тормозных устройств самолетов, а именно к замку реверсивного устройства газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к области космической техники. Способ подачи топлива из бака в камеру сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) космического аппарата (КА) включает вытеснение топлива из сжимающей полости, образованной эластичной перегородкой бака, внешним механическим давлением газа на поверхность эластичной перегородки до полного освобождения бака от топлива.

Изобретение относится к реактивным соплам бесфорсажных газотурбинных двигателей авиационного применения. Выхлопное сопло турбореактивного двигателя летательного аппарата имеет канал изогнутой формы, открытый с входной и выходной стороны и имеющий нижнюю, верхнюю и боковые стенки, включает часть канала, сужающуюся до критического сечения прямоугольной формы в сторону выхода, снабженную подвижной створкой, и расположенную после него расширяющуюся часть.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло 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.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло турбореактивного двигателя содержит корпус с закрепленными на нем боковыми стенками, дозвуковые, сверхзвуковые и внешние створки, а также продольные рычаги, рычаги управления дозвуковыми створками, гидроцилиндры управления дозвуковыми створками и кронштейны.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям плоских многофункциональных выходных устройств для трехконтурного газотурбинного двигателя изменяемого цикла. Плоское выходное устройство трехконтурного газотурбинного двигателя изменяемого цикла содержит корпус основного соплового канала, состоящий из дозвуковой части, сужающейся в поперечном сечении полости корпуса, сообщенной входным сечением с каналами первого и второго контура двигателя и имеющей в выходном сечении прямоугольную форму, и сверхзвуковой части с увеличивающейся по потоку газа площадью прямоугольного поперечного сечения полости корпуса, состыкованной с дозвуковой частью в выходном ее сечении, и две обечайки, закрепленные на корпусе основного соплового канала с образованием верхнего и нижнего дополнительных сопловых каналов, сообщенных с каналом третьего контура двигателя. Сверхзвуковая часть корпуса основного соплового канала имеет две вертикальные и нижнюю поперечную стенки, жестко связанные с дозвуковой частью, и верхнюю поворотную стенку с приводным механизмом, шарнирно закрепленную на верхней кромке выходного сечения дозвуковой части корпуса, а обечайки верхнего и нижнего дополнительных сопловых каналов имеют подвижно установленные запорные элементы с приводом для регулирования площади проходного сечения этих каналов. Верхняя поворотная стенка сверхзвуковой части корпуса снабжена шевронами, расположенными на ее выходной кромке, запорный элемент верхнего дополнительного соплового канала выполнен в виде поворотной створки с приводом, шарнирно закрепленной на обечайке верхнего дополнительного соплового канала с возможностью постоянного взаимодействия с верхней поворотной стенкой. Запорный элемент нижнего дополнительного соплового канала выполнен в виде профилированного тела, установленного на внутренней поверхности обечайки нижнего дополнительного соплового канала с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении и имеющего выпуклую профилированную запорную поверхность, размещенную с возможностью взаимодействия со свободной кромкой нижней поперечной стенки сверхзвуковой части корпуса основного соплового канала. Изобретение позволяет сочетать понижение уровня шума основной струи плоского выходного устройства на взлетном малошумном режиме и низкие значения потерь тяги выходного устройства на сверхзвуковом крейсерском режиме. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло содержит последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые и сверхзвуковые створки, а также внешние створки, соединенные с корпусом и сверхзвуковыми створками, боковые стенки, соединенные с корпусом. Участок любой из сверхзвуковых створок в месте соединения ее с дозвуковой створкой в поперечном разрезе выполнен прямоугольной формы, плавно переходящий в направлении среза плоского сопла в участок, выполненный в поперечном разрезе уголковой формы, образованный двумя пластинами, соединенными по торцам под тупым углом, вершина которого направлена от продольной оси турбореактивного двигателя. Участок любой из внешних створок, расположенный непосредственно над соответствующей сверхзвуковой створкой, повторяет геометрическую форму последней. Изобретение позволяет снизить потери тяги и повысить надежность плоского сопла турбореактивного двигателя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх