Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя
Владельцы патента RU 2696833:
Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") (RU)
Изобретение относится к турбореактивным двигателям для авиационной техники, в частности к конструкции реактивных сопел. Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя содержит неподвижный корпус, подвижный корпус, управляющие гидроцилиндры, а также пневмоцилиндры. Неподвижный корпус выполнен с двумя дополнительными опорами со стороны его наружной поверхности, а подвижный корпус расположен между ними и шарнирно соединен с неподвижным корпусом в двух диаметрально противоположных местах шкворнями. Каждый шкворень неподвижно установлен в радиальных отверстиях неподвижного корпуса и дополнительной опоры. Управляющие гидроцилиндры шарнирно закреплены с одной стороны на неподвижном корпусе, а с другой - на подвижном корпусе. Пневмоцилиндры шарнирно закреплены с одной стороны на неподвижном корпусе, а с другой - на подвижном и размещены попарно в области установки шкворней таким образом, что пневмоцилиндры каждой пары размещены с противоположных сторон от оси шкворня. В бесштоковой полости пневмоцилиндров вблизи мест их крепления выполнены отверстия, а штоковая полость пневмоцилиндров связана с компрессором высокого давления с возможностью создания пневмоцилиндрами силы Рц, противоположной по направлению осевой силе Рос газового потока, действующей на подвижный корпус сопла. Изобретение позволяет увеличить ресурс поворотного осесимметричного сопла за счет повышения работоспособности шарнирного соединения неподвижного корпуса с подвижным в условиях больших осевых нагрузок и при большом количестве циклов поворота сопла. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к реактивным двигателям для авиационной техники, в частности к конструкции реактивных сопел.
Известно поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус с двумя дополнительными опорами со стороны его наружной поверхности, подвижный корпус, расположенный между ними и шарнирно соединенный с неподвижным корпусом в двух диаметрально противоположных местах шкворнями, причем каждый шкворень неподвижно установлен в радиальных отверстиях неподвижного корпуса и дополнительной опоры, управляющие гидроцилиндры, шарнирно закрепленные с одной стороны на неподвижном корпусе, а с другой - на подвижном корпусе / RU №2310767, МПК F02K 1/80, опубликовано: 20.11.2007 / - прототип.
Недостатком указанного поворотного осесимметричного сопла турбореактивного двигателя является наличие высокого уровня напряжений в местах шарнирного соединения неподвижного корпуса с подвижным по средствам шкворней от действия осевой силы газового потока на элементы конструкции подвижного корпуса, что приводит к чрезмерному износу контактных поверхностей указанного шарнирного соединения и, как следствие, к сокращению ресурса поворотного осесимметричного сопла.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является увеличение ресурса поворотного осесимметричного сопла за счет повышения работоспособности шарнирного соединения неподвижного корпуса с подвижным в условиях больших осевых нагрузок и при большом количестве циклов поворота сопла.
Указанный технический результат достигается тем, что поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус с двумя дополнительными опорами со стороны его наружной поверхности, подвижный корпус, расположенный между ними и шарнирно соединенный с неподвижным корпусом в двух диаметрально противоположных местах шкворнями, причем каждый шкворень неподвижно установлен в радиальных отверстиях неподвижного корпуса и дополнительной опоры, управляющие гидроцилиндры, шарнирно закрепленные с одной стороны на неподвижном корпусе, а с другой - на подвижном корпусе, согласно изобретению сопло дополнительно снабжено пневмоцилиндрами, которые шарнирно закреплены с одной стороны на неподвижном корпусе, а с другой - на подвижном, причем пневмоцилиндры размещены попарно в области установки шкворней таким образом, что пневмоцилиндры каждой пары размещены с противоположных сторон от оси шкворня, также в бесштоковой полости пневмоцилиндров вблизи мест их крепления выполнены отверстия, а штоковая полость пневмоцилиндров связана с компрессором высокого давления с возможностью создания пневмоцилиндрами силы Рц противоположной по направлению осевой силе Рос газового потока действующей на подвижный корпус сопла.
Соединение неподвижного корпуса сопла с подвижным корпусом посредством шарнирно закрепленных на них пневмоцилиндров позволяет создать разгрузочное усилие, направленное противоположно нагрузке, действующей на поворотную часть сопла от действия газового потока. Размещение пневмоцилиндров попарно в области установки шкворней и установка их с противоположных сторон от оси шкворня, позволяет обеспечить нейтрализацию моментов, создаваемых усилиями от каждого пневмоцилиндра относительно оси поворота сопла и избежать тем самым отклонение вектора тяги от действия разгрузочного усилия, а также позволяетчастично или полностью компенсировать отрывную силу, возникающую в результате воздействия газового потока на элементы конструкции подвижного корпуса. Тем самым разгружается шарнирное соединение неподвижного корпуса с подвижным от действия осевой силы, в результате чего в значительной степени снижается износ контактных поверхностей указанного соединения в условиях большого количества циклов поворота сопла и, как следствие, увеличивается ресурс поворотного осесимметричного сопла. Связь штоковой полости пневмоцилиндров с компрессором высокого давления позволяет создать указанными пневмоцилиндрами силу Рц противоположную по направлению осевой силе Рос газового потока, действующей на подвижный корпус сопла. Выполнение отверстий в бесштоковой полости пневмоцилиндров вблизи их крепления служит для предотвращения роста давления в бесштоковой полости и беспрепятственного перемещения поршня внутри корпуса и как следствие, снижению разгрузочного усилия. Закрепление корпусов пневмоцилиндров на неподвижном корпусе служит для удобства подвода рабочего тела.
На фиг. 1 показано поворотное устройство осесимметричного сопла.
На фиг. 2 - сечение А-А по пневмоцилиндру; вид В - вид сзади на пневмоцилиндр
На фиг. 3 - сечение Б-Б по осям крепления поворотного устройства.
Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержит неподвижный корпус (1) с двумя дополнительными опорами (2) со стороны его наружной поверхности (3), подвижный корпус (4), расположенный между ними и шарнирно соединенный с неподвижным корпусом (1) в двух диаметрально противоположных местах шкворнями (5), причем каждый шкворень (5) неподвижно установлен в радиальных отверстиях (6) и (7) неподвижного корпуса (1) и дополнительной опоры (2) соответственно, управляющие гидроцилиндры (8), шарнирно закрепленные с одной стороны на неподвижном корпусе (1), а с другой - на подвижном корпусе (4). Кроме того поворотное осесимметричное сопло снабжено пневмоцилиндрами (9), размещенными попарно в области установки шкворней (5) таким образом, что пневмоцилиндры (9) каждой пары размещены с противоположных сторон от оси шкворня (5), корпуса (10) пневмоцилиндров (9) шарнирно закреплены на неподвижном корпусе (1), а штоки (11) пневмоцилиндров (9) - на подвижном корпусе (4). Вблизи мест крепления корпусов (10) пневмоцилиндров (9) выполнены отверстия (12), а штоковая полость (13) пневмоцилиндров (9) связана с компрессором высокого давления с возможностью создания пневмоцилиндрами (9) силы Рц, противоположной по направлению осевой силе Рос газового потока, действующей на подвижный корпус (4) сопла.
В частном случае реализации каждый шкворень (5) снабжен опорным буртиком (14), расположенным со стороны внутренней поверхности (15) неподвижного корпуса (1). Между внутренними торцами (16) дополнительных опор (2) и наружными торцами (17) подвижного корпуса (4) установлены опорные шайбы (18). Между внутренними торцами (19) подвижного корпуса (4) и торцами (20) неподвижного корпуса (1) установлены дополнительные опорные шайбы (21). Между опорными шайбами (18) и дополнительными опорными шайбами (21) установлены распорные втулки (22). В отверстиях (19) с внутренней и внешней стороны подвижного корпуса (4) с натягом установлены опорные втулки (23) с буртиками, опирающимися на его торцевые поверхности. Между одним из буртиков опорных втулок (23) подвижного корпуса (4) и одной из опорных шайб (18) или (21) выполнен торцевой зазор «S».
Работа поворотного осесимметричного сопла турбореактивного двигателя осуществляется следующим образом. При сигнале на поворот сопла управляющие гидроцилиндры (8) поворачивают подвижный корпус(4) поворотного устройства относительно осей шкворней (5) на определенный угол с отклонением в верхнее или нижнее положение сопла. Для уменьшения осевой силы Рос газового потока, действующей на элементы конструкции подвижного корпуса сопла, из системы двигателя, например полости компрессора высокого давления, через штуцер (24) осуществляется подача воздуха в штоковую полость (13) пневмоцилиндров (9). Для выхода воздуха из бесштоковых полостей (25) пневмоцилиндров (9) предусмотрены отверстия (12), расположенные на торцевой поверхности (26) корпусов (10) пневмоцилиндров (9). Направление силы Рц в штоковых полостях (13) пневмоцилиндров (9) противоположно направлению осевой силы Рос. Диаметр пневмоцилиндров (9) выбирается исходя из необходимости обеспечения потребного усилия разгрузки при заданном давлении воздуха за компрессором двигателя.
1. Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус с двумя дополнительными опорами со стороны его наружной поверхности, подвижный корпус, расположенный между ними и шарнирно соединенный с неподвижным корпусом в двух диаметрально противоположных местах шкворнями, причем каждый шкворень неподвижно установлен в радиальных отверстиях неподвижного корпуса и дополнительной опоры, управляющие гидроцилиндры, шарнирно закрепленные с одной стороны на неподвижном корпусе, а с другой - на подвижном корпусе, отличающееся тем, что сопло дополнительно снабжено пневмоцилиндрами, которые шарнирно закреплены с одной стороны на неподвижном корпусе, а с другой - на подвижном, причем пневмоцилиндры размещены попарно в области установки шкворней таким образом, что пневмоцилиндры каждой пары размещены с противоположных сторон от оси шкворня, также в бесштоковой полости пневмоцилиндров вблизи мест их крепления выполнены отверстия, а штоковая полость пневмоцилиндров связана с компрессором высокого давления с возможностью создания пневмоцилиндрами силы Рц, противоположной по направлению осевой силе Рос газового потока, действующей на подвижный корпус сопла.
2. Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что корпусы пневмоцилиндров закреплены на неподвижном корпусе сопла, а штоки - на подвижном корпусе.
