РЕГУЛИРУЕМОЕ СВЕРХЗВУКОВОЕ СОПЛО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
REGULATED SUPERSONIC NOZZLE OF TURBO-JET ENGINE

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемых сопел турбореактивных двигателей (ТРД).
Известно регулируемое сверхзвуковое сопло ТРД, содержащее корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, привод створок и механизм синхронизации, выполненный в виде рычагов, установленных в окружном направлении между дозвуковыми створками и шарнирно соединенных тягами с двумя смежными дозвуковыми створками, а также установленных на рычагах с возможностью вращения кронштейнов, шарнирно соединенных дополнительными тягами, с двумя смежными внешними створками (см. а.с. №1009150, кл. F02K 1/12, опубл. 1996 г.).
Недостатком указанного сопла является незначительная точность регулирования площадей критического и выходного сечений сопла. Это является следствием того, что оси шарнирных соединений тяг и дополнительных тяг привода и синхронизации сопла размещены в направлении, поперечном продольной оси сопла. Так как плоскости вращения рычагов и тяг расположены под значительным углом друг к другу, то тяги необходимо выполнять с изломами возле проушин с целью обеспечения работы шарнирных соединений во всем диапазоне регулирования критического и выходного сечений сопла. Это приводит к значительным деформациям тяг при работе двигателя. Кроме того, на синхронизацию движения створок отрицательно сказывается выбирание осевых зазоров в шарнирных соединениях тяг с рычагами и створками, которые примерно в 3 раза больше радиальных и значительно увеличиваются в процессе работы сопла. В результате этого происходит отклонение площади и формы критического и выходного сечений от необходимых для данного режима работы двигателя, а следовательно, к снижению надежности его работы и уменьшению тяги.
Задачей изобретения является повышение точности регулирования критического и выходного сечений сопла.
Указанная задача решается тем, что в известном регулируемом сверхзвуковом сопле ТРД, содержащем корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, привод створок и механизм синхронизации, выполненный в виде рычагов, установленных в окружном направлении между дозвуковыми створками и шарнирно соединенных тягами с двумя смежными дозвуковыми створками, а также установленных на рычагах с возможностью вращения кронштейнов, шарнирно соединенных дополнительными тягами, с двумя смежными внешними створками, согласно изобретению ось шарнирного соединения тяги и рычага размещена вдоль плоскости вращения рычага, а ось соединения тяги и дозвуковой створки - вдоль плоскости вращения последней. Ось шарнирного соединения дополнительной тяги и кронштейна размещена вдоль плоскости вращения кронштейна, а ось соединения дополнительной тяги и внешней створки - вдоль плоскости вращения последней.
Такое выполнение устройства 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, что позволяет более точно регулировать критическое и выходное сечение сопла.
На фиг. 1 изображен продольный разрез регулируемого сверхзвукового сопла ТРД;
на фиг. 2 - поперечный разрез А-А;
на фиг. 3 - поперечный разрез Б-Б.
Сопло содержит корпус 1, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые створки 2 и внешние створки 3 (фиг. 1). К дозвуковым створкам 2 шарнирно прикреплены сверхзвуковые створки 4, другим концом подвижно установленные на внешних створках 3. На корпусе между дозвуковыми створками 2 и внешними створками 3 установлены элементы механизма синхронизации дозвуковых створок, а именно рычаги 5 и тяги 6 синхронизации створок. Тяги 6 соединяют рычаги 5 с двумя смежными дозвуковыми створками 2 (фиг. 2). Оси 7 шарнирных соединений тяг с рычагами размещены вдоль плоскостей вращения рычагов, а оси 8 шарнирных соединений тяг с дозвуковыми створками - вдоль плоскостей вращения последних. На основных рычагах 5 установлены кронштейны 9. Дополнительные тяги 10 одним концом шарнирно соединены с кронштейнами 9, а другим - с внешними створками 3. Оси 11 шарнирных соединений дополнительных тяг с кронштейнами 9 размещены вдоль плоскостей вращения кронштейнов (фиг. 3), а оси 12 шарнирных соединений дополнительных тяг с внешними створками 3 - вдоль плоскостей вращения последних. Механизм приводится в движение гидроцилиндрами 13.
Устройство работает следующим образом.
Каждый из гидроцилиндров 13 поворачивает рычаг 5, а тот в свою очередь через тяги 6 поворачивает две смежные дозвуковые створки 2. На сверхзвуковые створки 4 действуют газовые силы, а на внешние створки 3 - аэродинамические силы. Сочетание указанных сил и сил трения на разных режимах полета объекта приводит к увеличению или уменьшению диаметра выходного сечения сопла относительно диаметра его критического сечения. При изменении площади выходного сечения внешние створки 3 поворачиваются и дополнительные тяги 10, шарнирно прикрепленные к двум смежным внешним створкам 3, поворачивают один из кронштейнов 9, обеспечивая тем самым синхронизацию работы как внешних, так и шарнирно соединенных с ними сверхзвуковых створок 4.
Так как каждая из створок 2 соединена тягами с двумя смежными рычагами 5, то движение любого гидроцилиндра приводит во вращение каждую дозвуковую створку сопла, но с запаздыванием, связанным с выбиранием зазоров в местах крепления тяг к створкам и рычагам. Аналогично и движение одной из внешних створок приведет к движению и других в том же направлении, но с запаздыванием из-за выбирания зазоров в местах крепления дополнительных тяг к внешним створкам 3 и кронштейнам 9. Так как угол наклона каждой из тяг к продольной оси симметрии смежной дозвуковой створки (фиг. 1) изменяется незначительно, то влияние осевых зазоров, расположенных в данной плоскости, на синхронизацию движения невелико, ввиду того, что оси 7 шарнирных соединений тяг с рычагами расположены вдоль плоскостей вращения рычагов, а оси 8 шарнирных соединений тяг с дозвуковыми створками - вдоль плоскостей вращения последних. Угол наклона тяг к створкам в плоскости, перпендикулярной продольной оси сопла (фиг. 2), изменяется в большем диапазоне, поэтому зазоры в местах крепления тяг в этой плоскости оказывают значительное влияние на синхронизацию. Вследствие этого тяги закрепляются так, чтобы в этой плоскости были расположены радиальные зазоры (фиг. 2), которые в шарнирных соединениях меньше осевых примерно в 3 раза и не так значительно увеличиваются в процессе эксплуатации, как осевые. Кроме того, не нужно выполнять излом оси тяг в области проушин, так как диапазон вращения шарнирного соединения вокруг оси крепления значительно больше, чем в перпендикулярном ей направлении. Вследствие этого тяги меньше деформируются при работе сопла, что также улучшает синхронизацию движения дозвуковых створок 2.
Так как оси 11 шарнирных соединений дополнительных тяг с кронштейнами 9 расположены вдоль плоскостей их вращения (фиг. 3), а оси 12 шарнирных соединений дополнительных тяг с внешними створками 3 расположены вдоль плоскостей вращения внешних створок, то и на синхронизацию движения внешней и сверхзвуковой частей сопла определяющее значение оказывают радиальные зазоры, и нет необходимости выполнять излом осей тяг возле проушин. Вследствие этого повышается точность регулирования площади выходного сечения сопла.
Таким образом, указанное выполнение устройства позволяет более точно регулировать площадь как критического, так и выходного сечения сопла, что повышает надежность и ресурс работы двигателя, а также увеличивает его тягу на всех режимах работы.