Сопло газотурбинного двигателя летательного аппарата

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к защите летательного аппарата с газотурбинными двигателями от поражения ракетами с тепловой головкой самонаведения. Сопло газотурбинного двигателя летательного аппарата образовано каналом переменной формы и выполнено перфорированным, концентрично соплу установлен наружный кожух, по форме повторяющий форму сопла. Кожух и сопло жестко закреплены между собой кольцевыми стенками, образующими кольцевые каналы между соплом и кожухом. Кольцевая стенка на выходном срезе сопла выполнена перфорированной. Кольцевые каналы соединены между собой продольным каналом, на стенках которого выполнены отверстия, причем продольный канал снабжен элементом подвода топлива газотурбинного двигателя. Изобретение позволяет снизить тепловую заметность летательного аппарата за счет охлаждения сопла и введения в выходящую струю газов жидкостно-парового облака. 4 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и может быть использовано для снижения тепловой заметности летательных аппаратов (ЛА) с газотурбинными двигателями (ГТД) от поражения ракетами с тепловой головкой самонаведения.

Исследования показывают [Термодинамика и теплопередача. Учебник для вузов ВВС. В.Н. Кобельков, В.Д. Улас, P.M. Федоров; Под ред. P.M. Федорова. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2004, стр. 264], что наибольшей тепловой излучательной способностью обладают рабочие лопатки последней ступени газовой турбины и элементы конструкции выходного устройства (сопла) газотурбинного двигателя, видимые с задней полусферы ЛА.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является сопло газотурбинного двигателя, образованное каналом переменной формы [Конструкция и прочность авиадвигателей: Учебное пособие. Под редакцией А.И. Евдокимова. - М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2007, стр. 228]. Недостатком данного сопла является его высокая тепловая заметность, вследствие нагрева сопла высокотемпературной струей проходящего через него потока газа.

Техническим результатом изобретения является снижение тепловой заметности ЛА за счет охлаждения сопла ГТД и введения в выходящую струю газов жидкостно-парового облака.

Указанный технический результат достигается тем, что сопло ГТД ЛА, образованное каналом переменной формы, выполнено перфорированным, концентрично соплу установлен наружный кожух, по форме повторяющий форму сопла, в пространстве между соплом и кожухом выполнены перегородки, выполняющие функцию силовых элементов и образующие продольный, относительно оси сопла, канал подвода рабочего тела, и примыкающие к нему кольцевые каналы, в перегородках, образующих продольный канал, в местах примыкания кольцевых каналов выполнены отверстия, через которые рабочее тело подается из продольного канала в кольцевые каналы и через перфорацию в стенке сопла далее подается на внутреннюю поверхность сопла, выходная кольцевая стенка, соединяющая наружный кожух и сопло на выходном его срезе, имеет перфорацию, через которую рабочее тело подается на границу струи выходящего потока газа, на наружной поверхности кожуха имеется элемент подвода рабочего тела в продольный канал.

Сущность изобретения заключается в том, что сопло выполнено перфорированным, концентрично соплу установлен наружный кожух, по форме повторяющий форму сопла, кожух и сопло жестко закреплены между собой кольцевыми стенками, при этом кольцевая стенка на выходном срезе сопла выполнена перфорированной, пространство между соплом и кожухом разделено на кольцевые каналы, которые соединены между собой продольным каналом, снабженным элементом подвода рабочего тела, на стенках продольного канала выполнены отверстия.

Кожух, повторяющий форму сопла, позволяет снизить тепловую заметность ГТД ЛА за счет его экранирования [http://www.ngpedia.ru/id609987p1.html, дата обращения 25.02.2016 г.]. Рабочее тело, через элемент подвода, подается в продольный канал, а оттуда, через отверстия в его стенках, попадает в кольцевые каналы. Рабочее тело охлаждает не только наружную стенку сопла, но и, имея возможность проникать через отверстия перфорации сопла, охлаждает его внутреннюю поверхность, снижая при этом тепловую заметность посредством пленочного охлаждения [http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/3035/Пленочное, дата обращения 25.02.2016 г.]. Кроме того, часть рабочего тела подается через выходную перфорированную кольцевую стенку на границу струи газов, выходящих из сопла, образуя жидкостно-паровую фазу, которая также способствует снижению тепловой заметности ГТД ЛА.

В качестве рабочего тела может использоваться, например, керосин, являющийся топливом для ГТД. Известно [Таблицы и диаграммы теплофизических величин и газодинамических функций. / Составители: P.M. Федоров, Н.И. Мелик-Пашаев. - М.: Воениздат, 1980, стр. 6, 30], что теплоемкость керосина примерно в два раза выше, чем, например, теплоемкость воздуха. Таким образом, керосин в качестве рабочего тела может эффективнее охлаждать сопло по сравнению с воздухом. Наличие в выхлопной струе газов топлива в жидкостно-паровой фазе также способствует снижению тепловой заметности ГТД ЛА.

Этим достигается указанный технический результат.

Вариант конструктивного исполнения сопла представлен на фиг. 1а, 1б, 2 и 3, где обозначены: 1 - сопло, 2 - кожух, концентрически расположенный соплу и повторяющий его форму, 3 - кольцевая стенка, жестко закрепляющая кожух к соплу на входе, 4 - кольцевая стенка, жестко прикрепляющая кожух к соплу на выходном срезе, кольцевая стенка 4 имеет перфорацию 5, 6 - перегородки, образующие в пространстве между соплом и кожухом продольный канал 7, с примыкающими к нему 8 - кольцевыми каналами, в местах примыкания кольцевых каналов к продольному каналу выполнены отверстия 9, 10 - отверстия перфорации сопла, 11 - элемент подвода рабочего тела в продольный канал.

Устройство работает следующим образом. Рабочее тело под избыточным давлением через элемент подвода 11, который может быть выполнен в виде штуцера, подается в продольный канал 7, заполняя все его пространство. Из продольного канала 7 топливо через отверстия 9 поступает в кольцевые каналы 8, заполняя их. Из продольного канала 7 и кольцевых каналов 8 под действием перепада давлений и за счет эжектирующего действия струи проходящих через сопло газов топливо через перфорацию 10 поступает на внутреннюю поверхность сопла. Взаимодействуя со струей газов, протекающих через сопло, топливо, поступающее на внутреннюю поверхность сопла, размывается, образуя защитную пленку, которая обеспечивает снижение температуры внутренней поверхности сопла. Температура наружной поверхности сопла и кожуха также снижается за счет получения многослойной стенки с нахождением рабочего тела между ее слоями. См., например, [Термодинамика и теплопередача. Учебник для вузов ВВС. В.Н. Кобельков, В.Д. Улас, P.M. Федоров; Под ред. P.M. Федорова. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2004, стр. 280]. Кроме того, под действием перепада давлений и эжекции выходной струи газов часть топлива из замыкающего кольцевого канала, через перфорацию 5, выполненную в кольцевой стенке 4, подается на границу выходной струи газов уже за срезом сопла. Нахождение в струе выходящих из сопла газов топлива в жидкостно-паровой фазе позволяет вывести генерируемый ГТД спектр излучения из диапазона разрешающей способности средств самонаведения. См, например, [http://poleznayamodel.ru/model/12/123938.html, дата обращения 01.02.2016 г.]. Снижение температуры внутренней и наружной стенки сопла, ввод топлива в выходную струю газов позволяет снизить уровень тепловой заметности сопла ГТД ЛА.

Этим достигается указанный технический результат.

Сопло газотурбинного двигателя летательного аппарата, образованное каналом переменной формы, отличающееся тем, что сопло выполнено перфорированным, концентрично соплу установлен наружный кожух, по форме повторяющий форму сопла, кожух и сопло жестко закреплены между собой кольцевыми стенками, образующими кольцевые каналы между соплом и кожухом, при этом кольцевая стенка на выходном срезе сопла выполнена перфорированной, кольцевые каналы соединены между собой продольным каналом, на стенках которого выполнены отверстия, продольный канал снабжен элементом подвода топлива газотурбинного двигателя.



 

Похожие патенты:

Выпускной конус авиационного двигателя содержит каркас из композиционного материала, обеспечивающий конструктивную прочность конуса, и систему шумопоглощения, изготовленную из композиционного материала и укрепленную на каркасе.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, турбостроения, а именно к стендам для моделирования процессов теплообмена в охлаждаемых лопатках, и может найти применение при проектировании и оптимизации систем охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин.

Изобретение относится к трубному элементу (1), который может служить удобным соединительным элементом в линии циркуляции текучей среды в любой области промышленного применения, в частности в реактивном двигателе.

Термоэмиссионный способ тепловой защиты частей летательных аппаратов (ЛА) включает отвод теплового потока от нагреваемой части ЛА к менее нагретой с помощью термоэмиссионного модуля посредством размещения на внутренней поверхности нагреваемых частей ЛА электропроводящего материала или покрытия, обладающего при нагреве высокой эмиссией электронов, - эмиттера, установку с зазором от эмиттера электропроводящего элемента - коллектора, на котором осаждают эмитируемые электроны и через бортовой автономный потребитель электроэнергии транспортируют к эмиттеру, с последующей герметизацией, вакуумированием образованной между эмиттером и коллектором полости и введением в нее химических элементов или соединений, уменьшающих работу выхода электронов.

Газотурбинный двигатель содержит камеру сгорания, турбину высокого давления, свободную турбину и направляющий конус для выхлопных газов. Турбина высокого давления расположена по потоку сзади камеры сгорания и выполнена для принятия газообразных продуктов сгорания, поступающих из этой камеры сгорания.

Несущий узел для реактивного сопла включает наружную оболочку, внутреннюю несущую оболочку и акустическую конструкцию. Наружная оболочка имеет акустическую часть, в которой выполнены акустические отверстия, и неакустическую часть, а внутренняя несущая оболочка выполнена без акустических отверстий.

Составной узел для конструкций, обдуваемых выхлопными газами реактивного двигателя, содержит трубчатый элемент и гофрированную перегородку. Гофрированная перегородка расположена в трубчатом элементе, состоит из множества направленных в разные стороны изгибов, соединенных один с другим, и проходит в продольном направлении трубчатого элемента.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. Поворотное осесимметричное сопло содержит неподвижный корпус с экраном и подвижный корпус со сферическим экраном, установленным между неподвижным и подвижным корпусами.

Изобретение относится к конструкции с сотовым заполнителем для использования в несущей панели гондолы турбореактивного двигателя самолета, являющейся акустической панелью.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. Регулируемое сопло содержит корпус с теплозащитным экраном и шарнирно прикрепленные к корпусу створки.
Наверх