Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя
ROTARY AXISYMMETRIC TURBINE JET NOZZLE

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции поворотных осесимметричных сопел турбореактивных двигателей (ТРД).
Известно поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус с экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус со сферическим экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами, с образованием между экранами и корпусами каналов для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран выполнен в виде секций, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции сферического экрана, в двух поясах, попарно закреплены подвески с отверстиями в полках, в которые заведены цилиндрические пальцы, жестко прикрепленные к подвижному корпусу (RU 2529268).
К недостаткам указанного устройства можно отнести недостаточную жесткость сферических экранов, приводящую к короблению и потере устойчивости и, как следствие, уменьшению радиального зазора, расположенного между двумя поясами секций сферических экранов, закрепленных на подвижном корпусе. Деформация и коробление сферических экранов в сторону корпуса также возможны при работе двигателя в условиях взлета, когда давление газового потока превышает давление охлаждающего воздуха в тракте охлаждения в его средней части, что уменьшает площадь проходного сечения канала и перегреву створок сопла, а значит росту температуры выше допустимой. Все это снижает надежность работы известного сопла.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности поворотного осесимметричного сопла при работе ТРД.
Указанный технический эффект достигается тем, что в известном поворотном осесимметричном сопле турбореактивного двигателя, содержащем неподвижный корпус с экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус со сферическим экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами, с образованием между экранами и корпусами каналов для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран выполнен в виде секций, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции сферического экрана, в двух поясах, попарно закреплены подвески с отверстиями в полках, в которые заведены цилиндрические пальцы, жестко прикрепленные к подвижному корпусу, согласно настоящему изобретению на наружной поверхности каждой секции сферического экрана между поясами с подвесками жестко закреплен по меньшей мере один радиальный опорный элемент, рабочая поверхность которого выполнена сопряженной с внутренней поверхностью подвижного корпуса.
Наличие в заявленной конструкции радиальных опорных элементов не позволяет перемещаться средней части сферического экрана под давлением газового потока и деформироваться в сторону корпуса реактивного сопла, не уменьшая площади проходного сечения тракта охлаждения сопла, что повышает надежность заявленного сопла при работе, а, следовательно, и ТРД в целом.
Предпочтительно, что каждый из упомянутых радиальных опорных элементов установлен между близлежащими подвесками в зоне максимально возможных деформаций и минимальной площади проходного сечения канала охлаждения. Опытным путем было установлено, что такое расположение радиальных опорных элементов в заявленной конструкции позволяет свести упомянутые деформации к минимуму именно в том месте, где они в наибольшей мере могут повлиять на охлаждение сопла.
Также предпочтительно в теле любого радиального опорного элемента выполнить по сквозному отверстию, что позволит изготовить радиальные опорные элементы с минимально возможной массой с обеспечением при этом необходимой прочности и надежного соединения со сферическим экраном.
Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей.
На Фиг. 1 изображен продольный разрез поворотного осесимметричного сопла ТРД.
На Фиг. 2 - вид А (подвижный корпус 3 не показан).
На Фиг. 3 - сечение Б-Б, поперечный разрез по радиальным опорным элементам.
Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержит неподвижный корпус 1 с экраном 2, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус 3 со сферическим экраном 4, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами 1 и 3, с образованием между экранами 2, 4 и корпусами 1, 3 каналов 5 для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран 4 выполнен в виде секций 6, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции 6 сферического экрана 4, в двух поясах, попарно закреплены подвески 7, 8 и 9, 10 с отверстиями 11 в полках 12, в которые заведены цилиндрические пальцы 13, жестко прикрепленные к подвижному корпусу 3.
На наружной поверхности каждой секции 6 сферического экрана 4 между поясами с подвесками 7, 8 и 9, 10, между близлежащими подвесками 7, 9 и 8, 10, жестко закреплено по радиальному опорному элементу 14 и 15, а наружные рабочие поверхности их полок 16 сопряжены с внутренней поверхностью подвижного корпуса 3, с зазором «h», не превышающим величину термокомпенсации. В полках 16 радиальных опорных элементов 14, 15 выполнено по сквозному отверстию 17.
При запуске ТРД экраны 2 и сферические экраны 4 корпусов 1 и 3 соответственно омываются с внутренней стороны горячими газами, а с наружной стороны - охлаждающим воздухом, который проходит в зазорах между экранами 2 и 4 и корпусами 1 и 3 и далее выходит в канал охлаждения 5 створок реактивного сопла (створки сопла не показаны). Горячие газы турбины подогревают экраны 2 и 4 на значительно большую температуру, чем корпус 3. Введение радиальных опорных элементов 14 и 15 позволяет свободно увеличиваться секциям 6 сферического экрана 4, как в продольном, так и поперечном направлениях при максимальной температуре без уменьшения зазора «S» в тракте охлаждения 5 и обеспечивать тем самым заданный расход воздуха для охлаждения реактивного сопла без прогаров на всех режимах работы двигателя, что увеличивает его надежность и необходимую тягу.
Предложенное изобретение обеспечивает надежное охлаждение заявленного сопла и увеличивает ресурс и надежность работы ТРД в целом.