Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя

Авторы патента:

Демченко Александр Валерьевич (RU)

Пырков Сергей Николаевич (RU)

F02K1/12 - посредством поворотных створок

Владельцы патента RU 2484278:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") (RU)

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. Регулируемое сверхзвуковое сопло содержит корпус, шарнирно прикрепленные к нему сходящиеся створки, соединенные с расходящимися створками, механизм синхронизации, гидроцилиндры привода сходящихся створок и внешние створки. Механизм синхронизации выполнен в виде рычагов, шарнирно соединенных через тяги со смежными сходящимися створками. Каждая внешняя створка передним концом шарнирно соединена с рычагом поворота смежных сходящихся створок, а ее средняя часть соединена дополнительными тягами со смежными расходящимися створками. Каждый гидроцилиндр привода створок размещен между смежными внешними створками поперек продольной оси сопла. Изобретение позволяет повысить надежность и ресурс сопла за счет демпфирования колебаний расходящихся створок. 4 ил.

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

Известно регулируемое сверхзвуковое сопло ТРД, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему сходящиеся створки, соединенные с расходящимися створками, и механизм синхронизации, выполненный в виде рычагов, шарнирно соединенных через тяги со смежными сходящимися створками, гидроцилиндры привода последних и внешние створки. Между смежными внешними створками установлены пневмоцилиндры (см. патент РФ №1009150 класса F02K 1/12, опубл. в 1996 г.).

Недостатком указанного сопла является ненадежное управление срезом сопла и большая масса, так как ближе к срезу сопла между внешними створками устанавливается «браслет» пневмоцилиндров, не обеспечивающих устранение колебаний расходящихся створок, которые могут возникать при работе сопла, и увеличивающих массу сопла, так как являются дополнительным механизмом к гидроцилиндрам поворота сходящихся створок.

Задачей изобретения является обеспечение демпфирования колебаний расходящихся створок, возникающих при работе сопла.

Указанная задача решается тем, что в известном регулируемом сверхзвуковом сопле ТРД, содержащем корпус, шарнирно прикрепленные к нему сходящиеся створки, соединенные с расходящимися створками, и механизм синхронизации, выполненный в виде рычагов, шарнирно соединенных через тяги со смежными сходящимися створками, гидроцилиндры привода последних и внешние створки, согласно изобретению, каждая внешняя створка передним концом шарнирно соединена с рычагом поворота смежных сходящихся створок, а ее средняя часть соединена дополнительными тягами со смежными расходящимися створками, причем каждый гидроцилиндр привода створок размещен между смежными внешними створками поперек продольной оси сопла.

При таком выполнении устройства вводится гидравлическое управление срезом сопла вместо пневматического. Гидроцилиндрами регулируется как критическое сечение сопла, так и сечение среза, что позволяет устранять колебания расходящихся створок, а также существенно уменьшить массу сопла.

На фиг.1 изображен продольный разрез сопла с единым приводом;

на фиг.2 - сечение А-А - конструкция подвески гидроцилиндров;

на фиг.3 - сечение Б-Б - показано соединение рычагов, внешних створок и тяг поворота сходящихся створок;

на фиг.4 - сечение В-В - соединение внешних створок тягами с расходящимися створками.

Сопло содержит корпус 1 (фиг.1), на котором шарнирно установлены сходящиеся створки 2 с подвижно присоединенными расходящимися створками 3, рычаги 4, которые через тяги 5 соединены со смежными сходящимися створками 2 (сечение Б-Б). К рычагам 4 через оси 6 (сечение Б-Б) присоединены внешние створки 7, которые в средней части соединены дополнительными тягами 8 с расходящимися створками 3 (фиг.1 и сечение В-В на фиг.4). Между каждой парой смежных внешних створок 7 поперечно продольной оси сопла установлены гидроцилиндры 9, которые через оси 10 присоединяются к проушинам кронштейнов 11, подвешенных на осях 12 к аркам 13, которые прикреплены к внешним створкам 7 болтами 14.

Между внешними створками 7 и рычагами 4 устанавливаются телескопические регулируемые механизмы 15 (фиг.1), которые дают возможность при установленном критическом сечении сопла поворачиваться его сверхзвуковой части в пределах хода своих штоков.

На днищах рычагов 4, образующих часть внешнего контура, неподвижно закреплены упругие элементы 16, другим концом подвижно соединенные с днищами внешних створок.

Расстояния (плечи) от мест подвески гидроцилиндров 9 на внешних створках до мест соединения с тягами сходящихся и расходящихся створок выбираются при конструировании оптимальными в зависимости от соотношений сил, возникающих на тягах 5 и 8 на основных режимах работы сопла.

На днищах рычагов 4, образующих часть внешнего контура, неподвижно закреплены упругие элементы 16, на другом конце установленные подвижно в зацепление с днищами внешних створок.

При работе двигателя на сходящиеся и расходящиеся створки действует давление от газового потока, а в гидроцилиндры подается рабочее тело, например керосин, с давлением, удерживающим сходящиеся и расходящиеся створки через тяги 5 и дополнительные тяги 8 в определенном положении, обеспечивающем заданную площадь критического и выходного сечений сопла. При этом телескопический механизм на расчетных режимах сопла находится в одном из промежуточных положений.

При работе сопла на нерасчетных и переходных режимах телескопические механизмы работают на упорах, а именно в раскрытом положении при недорасширении сопла (внешние створки полностью раскрыты), а в сжатом положении при перерасширении сопла (внешние створки прикрыты).

Таким образом, при работе сопла гидроцилиндры 9, рычаги 4, внешние створки 7, тяги 5 и дополнительные тяги 8 образуют механизм привода и синхронизации сходящихся и расходящихся створок.

Предложенное устройство позволяет не устанавливать дополнительный механизм привода и синхронизации расходящихся створок, что существенно уменьшает массу сопла.

Корректировка выходного сечения сопла посредством гидроцилиндров позволяет устранять колебания расходящихся створок, так как при их возникновении гидроцилиндры являются гидравлическим демпфером, что увеличивает надежность и ресурс сопла.

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему сходящиеся створки, соединенные с расходящимися створками, и механизм синхронизации, выполненный в виде рычагов, шарнирно соединенных через тяги со смежными сходящимися створками, гидроцилиндры привода последних и внешние створки, отличающееся тем, что каждая внешняя створка передним концом шарнирно соединена с рычагом поворота смежных сходящихся створок, а ее средняя часть соединена дополнительными тягами со смежными расходящимися створками, причем каждый гидроцилиндр привода створок размещен между смежными внешними створками поперек продольной оси сопла.

Изобретение относится к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. .

Плоское сопло турбореактивного двигателя // 2462609

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

Реактивное сопло с управляемым вектором тяги для турбореактивного двигателя // 2455513

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

Плоское сопло турбореактивного двигателя // 2445487

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. .

Регулируемое сопло турбореактивного двигателя // 2426905

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

Реактивный двигатель с соплом переменного сечения, по меньшей мере, одна створка которого поворачивается вокруг стержня, а также стержни для створок // 2392473

Устройство для подачи охлаждающего воздуха к створкам выходного сопла, выходное сопло турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, снабженный таким устройством // 2386049

Плоское сопло турбореактивного двигателя // 2383760

Сопло переменного сечения турбомашины и турбомашина, содержащая такое сопло // 2378522

Плоское сопло турбореактивного двигателя // 2374477

Гондола двухконтурного турбореактивного двигателя // 2499904

Гондола двухконтурного турбореактивного двигателя включает устройство реверса тяги, содержащее подвижный капот, установленный с возможностью смещения параллельно оси гондолы. Подвижный капот выполнен с возможностью перевода между закрытым положением, в котором он закрывает отклоняющие средства, и раскрытым положением, в котором он раскрывает в гондоле канал и открывает указанные отклоняющие средства. Подвижный капот имеет продолжение в виде сопловой секции, установленной на его нижнем по потоку конце. Сопловая секция включает в себя, по меньшей мере, одну панель, установленную с возможностью поворота посредством шарнира относительно оси, перпендикулярной продольной оси гондолы. Каждая панель связана с неподвижным обтекателем турбореактивного двигателя посредством передаточного звена, установленного с возможностью поворота вокруг точек крепления к панели и неподвижному обтекателю. Подвижный капот имеет продолжение в виде межстворчатых неподвижных секций, расположенных с каждой стороны каждой панели подвижной сопловой секции. Неподвижные секции выполнены таким образом, что обеспечивают непрерывность линий обтекания нижней по потоку части, когда панель сопловой секции находится в полетном положении. Изобретение позволяет повысить надежность гондолы и снизить ее вес. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изогнутый шатун, снабженный, по меньшей мере, одним средством самовыравнивания // 2524831

Изобретение относится к изогнутому шатуну. Изогнутый шатун (31) соединяет первый и второй узлы, которые выполнены подвижными относительно друг друга и через которые в ограничиваемом ими пространстве циркулирует поток, и снабжен по меньшей мере одним первым и одним вторым центрами вращения (35, 38), выполненными таким образом, чтобы обеспечить поворот шатуна (31) соответственно относительно указанных первого и второго узлов. Изогнутый шатун (31) выполнен с возможностью такой установки, при которой изгиб (40) находится выше по потоку, относительно второго центра вращения (38). Второй центр вращения (38) выполнен с возможностью жесткой фиксации во втором подвижном узле. Изогнутый шатун (31) имеет по меньшей мере две части (33, 37), соединенные друг с другом с помощью по меньшей мере одного средства самовыравнивания (39a, 39b). Также предложена гондола двухконтурного турбореактивного двигателя, в которой панель подвижного капота связана с неподвижной конструкцией обтекателя турбореактивного двигателя с помощью по меньшей мере одного упомянутого изогнутого шатуна (31), который установлен с возможностью вращения вокруг первого и второго центров вращения (35, 38) соответственно на панели сопловой секции и на неподвижной конструкции. Технический результат: повышение устойчивости шатуна, улучшение эксплуатационных показателей двигателя за счет достижения оптимальных аэродинамических характеристик шатуна. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Регулируемое сопло турбореактивного двигателя // 2535516

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. Регулируемое сопло турбореактивного двигателя содержит поворотные створки и систему управления створками, включающую управляемые рычаги, соединенные с исполнительными механизмами, и следящие рычаги, кинематически связанные с управляемыми. Каждый из управляемых и следящих рычагов соединен тягой с поворотной створкой, причем управляемые и следящие рычаги установлены на радиальных осях. Сопло снабжено кольцом, установленным с возможностью поворота вокруг его продольной оси и соединенным дополнительными тягами с управляемыми и следящими рычагами. Кольцо снабжено роликами, заведенными в направляющие, выполненные на корпусе сопла в его окружном направлении. Изобретение позволяет увеличить надежность работы сопла и уменьшить потери тяги двигателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Регулируемое сопло турбореактивного двигателя // 2535798

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемых сопел турбореактивных двигателей. Регулируемое сопло содержит расположенные в окружном направлении внешние и внутренние поворотные створки с установленными между ними внешними и внутренними проставками. На наружной поверхности каждой внутренней проставки выполнено ребро, размещенное на ее продольной оси симметрии и заведенное в паз кронштейна, установленного в задней части внешней проставки. В передней части внешней проставки выполнены пазы, направленные под углом к ее продольной оси, а внешняя створка снабжена проушинами, размещенными симметрично ее продольной оси, в которых установлены оси с роликами, заведенные в пазы внешних проставок. Изобретение позволяет повысить надежность и ресурс сопла за счет обеспечения центрирования как внутренних, так и внешних проставок относительно смежных створок, а также повышения точности центрирования внутренних проставок. 5 ил.

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя // 2561804

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя содержит корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, а также привод створок и механизм синхронизации. Механизм синхронизации выполнен в виде рычагов, установленных в окружном направлении между дозвуковыми створками и шарнирно соединенных тягами с двумя смежными дозвуковыми створками, а также кронштейнов, установленных на рычагах с возможностью вращения и шарнирно соединенных дополнительными тягами с двумя смежными внешними створками. Ось шарнирного соединения тяги и рычага размещена вдоль плоскости вращения рычага, а ось соединения тяги и дозвуковой створки - вдоль плоскости ее вращения. Ось шарнирного соединения дополнительной тяги и кронштейна размещена вдоль плоскости вращения кронштейна, а ось соединения дополнительной тяги и внешней створки - вдоль плоскости ее вращения. Изобретение позволяет устранить перелом осей тяг возле проушин и тем самым уменьшить их деформации при работе сопла, а также устранить отрицательное влияние осевых зазоров шарнирных соединений на синхронизацию движения дозвуковых и внешних створок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для приведения в действие реверсора тяги с регулируемым соплом для гондолы турбореактивного двигателя и гондола, содержащая такое устройство // 2570791

Устройство для приведения в действие реверсора тяги с регулируемым соплом гондолы турбореактивного двигателя содержит реверсор тяги, систему привода реверсора тяги и средства фиксации. Реверсор тяги включает капот, линейно перемещаемый поочередно между закрытым положением, в котором он обеспечивает аэродинамическую непрерывность гондолы, и открытым положением, в котором он открывает в гондоле проход для отклоненного потока. Капот продолжен секцией регулируемого сопла, содержащей панель, установленную с возможностью поворота по меньшей мере в одно положение, при котором происходит изменение сечения сопла. Система привода содержит приводные средства, обеспечивающие перемещение капота и панели сопла и включающие простой линейный привод, соединенный с панелью. Средства фиксации обладают двумя обратимыми состояниями, одно из которых представляет собой замкнутое состояние, в котором средства фиксации могут фиксировать с капотом панель сопла в положении изменения выходного сечения сопла. Другое изобретение группы относится к гондоле двухконтурного турбореактивного двигателя, снабженной указанным выше устройством. Группа изобретений позволяет упростить систему привода реверсора тяги и обеспечить возможность реверсирования тяги двигателя без перемещения сопла в необходимое для этого положение. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя // 2578944

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 сопло // 2613358

Изобретение относится к ракетной технике и описывает устройство регулируемого сопла с регулирующим приводом и механизмом синхронизации. Регулируемое сверхзвуковое сопло содержит корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и сверхзвуковые створки, образующие канал для истечения продуктов сгорания, привод створок и механизм синхронизации. Корпус сопла выполнен из двух жестко соединенных цилиндрической и ожевальной оболочек с уплотнением, обеспечивающим герметичность по внешнему обводу корпуса. Площадь входного и выходного сечений сопла нерегулируема, а дозвуковые и сверхзвуковые створки шарнирно скреплены с корпусом сопла. Дозвуковые створки, кинематически связанные с приводом створок, и соответствующие им сверхзвуковые створки являются ведущими. Дозвуковые и сверхзвуковые ведущие створки свободными концами попарно скреплены между собой с помощью оси вращения, размещенной в выполненном в створке пазу, с возможностью продольного перемещения. Привод сопла выполнен в виде осей, вилок, гидроцилиндров с поршнями и силового кольца синхронизации с роликами, опирающегося на корпус сопла. Гидроцилиндры объединены коллекторами, соединяющими соответствующие полости гидроцилиндров в кольцо, и шарнирно скреплены с корпусом сопла посредством осей вращения. Силовое кольцо синхронизации шарнирно скреплено через оси вращения со всеми штоками поршней гидроцилиндров с возможностью продольного перемещения вдоль оси сопла. Шарниры крепления дозвуковых створок, закрепленные по многограннику на корпусе сопла, вилки, оси вращения и тяги, скрепленные с ведущими дозвуковыми створками с одной стороны и с силовым кольцом синхронизации с другой, являются частью механизма синхронизации. Изобретение позволяет упростить конструкцию, уменьшить массу и габариты регулируемого сопла, повысить надежность его работы, уменьшить отклонение вектора тяги от оси сопла, увеличить диапазон регулирования критического сечения сопла и обеспечить герметичность по его внешнему обводу. 2 ил.

Регулируемое сверхзвуковое сопло газотурбинного двигателя // 2614903

Изобретение может быть использовано в области авиационного двигателестроения. Регулируемое сверхзвуковое сопло газотурбинного двигателя содержит корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками. Каждая внешняя створка выполнена в виде полой балки переменной жесткости с закрепленными на ней закладными кронштейнами - центральным и концевым. Концевой кронштейн снабжен сдвоенным в окружном направлении подшипником скольжения, контактирующим с направляющим пазом коробчатого профиля, открытым с торца у среза сопла и выполненным за одно целое со сверхзвуковой створкой. Направляющий паз коробчатого профиля выполнен наклонным к полотну сверхзвуковой створки под углом 5…8 градусов с вершиной, направленной к корпусу сопла. Изобретение позволяет улучшить охлаждение двигателя, повысить надежность работы сопла при минимальных щелях между внешними и сверхзвуковыми створками на всех режимах работы двигателя, а также уменьшить нагрузки на мотогондолу. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя // 2647266

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. Каждая телескопическая тяга одним концом шарнирно соединена с дозвуковой створкой, а другим - с внешней створкой и имеет упоры для ограничения изменения диаметра выходного сечения сопла относительно его критического сечения, причем шарниры крепления размещены в области середины продольных осей створок. Изобретение позволяет устранить передачу нагрузки от внешних створок и пневмоцилиндров при закрытом и вытянутом положении телескопических тяг на корпус и основной рычаг, что уменьшит упругие деформации тяг и износ их подшипников, а значит улучшит синхронизацию движения внешних и сверхзвуковых створок, уменьшит искажение формы среза сопла и соответственно увеличит надежность двигателя. 7 ил.