РЕГУЛИРУЕМОЕ СВЕРХЗВУКОВОЕ СОПЛО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ADJUSTABLE SUPERSONIC NOZZLE OF TURBOJET ENGINE

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно, к конструкции сопел турбореактивных двигателей (ТРД).
Известно регулируемое сверхзвуковое сопло ТРД, содержащее корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и внешние створки, сверхзвуковые створки, шарнирно установленные на дозвуковых створках и подвижно соединенные с внешними створками, привод створок, 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, ограничивающие положение среза сопла, а также пневмоцилиндры, установленные на внешних створках в окружном направлении (см. патент РФ №1009150, класса F02K 1/12, опубликован 20.08.1996 г.).
Недостатком указанного сопла является то, что тяги синхронизации, соединяющее дополнительные рычаги с внешними створками, выполняют силовую функцию, а именно, при закрытых и вытянутых телескопических тягах, прикрепленных одним концом к корпусу, а другим - к дополнительному рычагу, передают нагрузку от внешних створок и пневмоцилиндров на корпус и основной рычаг, что приводит к увеличенному износу подшипников тяг механизма синхронизации с увеличением осевых и радиальных зазоров, упругой деформации тяг при нагружении и, как следствие, ухудшению синхронизации движения внешних створок и искривлению формы среза сопла и, соответственно, уменьшению надежности его работы и снижению тяги двигателя.
Задачей данного изобретения является улучшение синхронизации движения внешних створок.
Указанная задача решается тем, что в известном реактивном сопле для ТРД, содержащем 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, согласно изобретению, 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.
Такое выполнение устройства позволяет устранить передачу нагрузки от внешних створок и пневмоцилиндров при закрытом и вытянутом положении телескопических тяг на корпус и основной рычаг через механизм синхронизации дозвуковых и внешних створок, 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.
На фиг. 1 изображен продольный разрез сопла с механизмом синхронизации дозвуковых и внешних створок;
на фиг. 2 - поперечный разрез А-А;
на фиг. 3 - продольный разрез Б-Б сопла с телескопической тягой, с минимальными площадями критического и выходного сечений;
на фиг. 4 - продольный разрез Б-Б сопла с телескопической тягой, с максимальными площадями критического и выходного сечений;
на фиг. 5 - телескопическая тяга, занимающая промежуточное положение;
на фиг. 6 - телескопическая тяга, занимающая минимальное положение по длине;
на фиг. 7 - телескопическая тяга, занимающая максимальное положение по длине.
Сопло ТРД содержит корпус 1, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые створки 2 и внешние створки 3. 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 гидроцилиндры 5, являющиеся приводом створок 2 и 3, а также элементы механизмов их синхронизации, а именно: шарнирно соединенные с гидроцилиндрами 5 рычаги 6, шарнирно закрепленные на них дополнительные рычаги 7, тяги синхронизации 8 дозвуковых створок 2 и тяги синхронизации 9 внешних створок 3 (см. фиг. 1 и 2). На внешних створках 3 в окружном направлении установлены пневмоцилиндры 10. Вдоль продольных осей створок 2 расположены телескопические тяги 11, каждая из которых передней серьгой 12 шарнирно закреплена на дозвуковой створке 2, а задней серьгой 13 - на внешней створке 3 (см. фиг. 2, 3 и 4), причем шарниры 14 крепления телескопических тяг расположены в области середины продольных осей створок 2 и 3.
При работе сопла на сверхзвуковые створки 4 действуют газовые силы, а на внешние створки 3 - силы от пневмоцилиндров 10 и аэродинамические силы. Сочетание указанных сил на разных режимах полета объекта приводит к увеличению или уменьшению диаметра выходного сечения сопла относительно диаметра его критического сечения.
При этом изменение диаметра (площади) выходного сечения сопла относительно его критического сечения ограничивается упорами телескопической тяги 11 для устранения возможности срыва работы двигателя, а именно, при углах расположения сверхзвуковых створок более 16° от горизонтальной оси сопла - отрыв потока и резкое падение тяги, а при закрытии на диаметр выходного сечения менее критического возникновение колебаний сверхзвуковых створок 4.
Достижение телескопической тягой минимальной длины осуществляется при упоре серьги 13 в торец 15 гильзы 16 (см. фиг. 6 и фиг. 3).
Достижение телескопической тягой максимальной длины осуществляется при упоре поршня 17 в торец 18 гильзы 16 (см. фиг. 7 и фиг. 4).
При работе сопла с выходом на ограничение его выходного сечения, на внешних створках 3 и телескопических тягах 11 возникают силы, удерживающие срез сопла. Такие нагрузки возникают при работе сопла с недорасширением газового потока на больших высотах полета, при работе на дроссельных режимах (при малых давлениях газового потока) и на переменных режимах - открытиях и закрытиях сопла и так далее. Таким образом, тяги синхронизации 9 не нагружаются при работе сопла на упорах телескопических тяг 11, но при возникновении боковой аэродинамической силы тяги 9 нагружаются, предотвращая искажение формы сопла, так как при превращении среза сопла из круглой в эллиптическую или другую форму меняется площадь выходного сечения, что влияет на тяговые характеристики двигателя.
Так как тяги синхронизации 9 внешних створок не нагружаются при работе сопла на упорах телескопической тяги 11, то время износа их подшипников и возникновения остаточных деформаций увеличивается, то есть форма сопла более продолжительное время не искажается, что увеличивает надежность и ресурс двигателя.