КОМБИНИРОВАННАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, в частности к снижению уровня инфракрасного излучения силовых установок с газотурбинными двигателями, являющимися источниками интенсивного теплового излучения.
Инфракрасная заметность выходного устройства газотурбинного двигателя зависит от силы излучения нагретых элементов, в том числе последней ступени турбины и центрального тела сопла. Снижение инфракрасного излучения наиболее эффективно может быть достигнуто уменьшением температуры видимых элементов конструкции центрального тела сопла за счет их охлаждения, а также путем экранирования элементов конструкции турбины.
Наиболее близкой является комбинированная силовая установка, содержащая основной модуль, выполненный в виде турбореактивного двухконтурного двигателя, включающий компрессор, турбину, стойку и сопло с центральным телом, и дополнительный модуль, установленный во втором контуре основного модуля и выполненный в виде турбореактивного двигателя, включающий компрессор, турбину, стойку, эжекторное сопло с центральным телом (В. Богданов, К. Якубовский Концепция демонстратора самолета и двигателя V поколения, М.: Инженер-10/2011. с. 20-21).
На выходе дополнительного модуля применяется двухпоточное сопло с «частично жидкими» стенками. Сопло - простое, с нерегулируемой площадью критических сечений - имеет две конфигурации для двух режимов работы комбинированной силовой установки: режима турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя для дозвукового полета и режима турбореактивного двигателя для ускоренного взлета, разгона и сверхзвукового полета. При режиме турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя для дозвукового полета дополнительный модуль выключен (в полете авторотирует), устройство перекрытия потока воздуха второго контура, установленное в канале, образованном кольцевым соплом второго контура основного модуля открыто, при этом критическое сечение этого сопла - кольцевое. При режиме турбореактивного двигателя для ускоренного взлета, разгона и сверхзвукового полета дополнительный модуль включен, устройство перекрытия потока воздуха второго контура пропускает только, примерно, 3% воздуха второго контура основного модуля для формирования «жидких» стенок, а также для их охлаждения и экранирования инфракрасного излучения. Разделение реактивной струи двигателя на два сопла упрощает затенение турбин за счет уменьшения площади критических сечений вдвое.
Кроме того, в дополнительном модуле применено сопло эжекторного типа, которое позволяет качественно снизить температуру его сверхзвуковой части.
Недостатком данной конструкции комбинированной силовой установки является то, что не обеспечивается нужный уровень снижения инфракрасного излучения от турбин и центральных тел, имеющих высокую температуру.
Задачей полезной модели является создание комбинированной силовой установки, в которой снижение уровня ее инфракрасного излучения достигается за счет экранирования горячих неохлаждаемых частей сопл и турбин основного и дополнительного модулей и уменьшения температуры видимых поверхностей центральных тел обоих модулей путем подачи охлаждающего воздуха в их внутренние полости.
Техническим результатом полезной модели является снижение уровня инфракрасного излучения.
Технический результат достигается тем, что в комбинированной силовой установке, содержащей основной модуль, выполненный в виде турбореактивного двухконтурного двигателя, включающий компрессор, турбину, стойку и сопло с центральным телом, и дополнительный модуль, установленный во втором контуре основного модуля и выполненный в виде турбореактивного двигателя, включающий компрессор, турбину, стойку, эжекторное сопло с центральным телом, в отличие от известной, стойки основного и дополнительного модулей снабжены каналами отбора воздуха из компрессоров, соединенными с каналами подвода воздуха, выполненными в центральных телах, видимые со стороны сопл поверхности которых образованы двойными стенками, наружные из которых перфорированы, а полости между стенками сообщены с каналами подвода воздуха, при этом центральные тела своими расширяющимися частями полностью перекрывают турбины со стороны сопл.
Канал подвода воздуха, выполненный в центральном теле основного модуля, может быть сообщен с каналом отбора воздуха из-за вентилятора основного модуля, а канал подвода воздуха, выполненный в центральном теле дополнительного модуля, может быть сообщен с каналом отбора воздуха из промежуточной ступени компрессора дополнительного модуля.
Дополнительно сопло основного модуля может быть снабжено эжекторным насадком.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 - компоновочная схема самолета с комбинированной силовой установкой;
фиг. 2 - сопло основного модуля, выполненного в виде турбореактивного двухконтурного двигателя;
фиг. 3 - сопло дополнительного модуля, выполненного в виде турбореактивного двигателя.
Комбинированная силовая установка (фиг. 1) содержит основной 1 модуль, выполненный в виде турбореактивного двухконтурного двигателя, и дополнительный 2 модуль, выполненный в виде турбореактивного двигателя, установленный во втором контуре основного модуля.
Основной 1 модуль (фиг. 2) содержит компрессор (на фиг. не показан), турбину 3, стойку 4 и сопло 5 с центральным телом 6. Дополнительно сопло основного модуля может быть снабжено эжекторным насадком (на фиг. не показан). В стойке 4 основного 1 модуля выполнен канал 7 отбора воздуха из компрессора, например, из-за вентилятора основного модуля. В центральном теле 6 выполнен канал 8 подвода воздуха, соединенный с каналом 7 отбора воздуха из компрессора. Центральное тело 6 выполнено с расширяющейся частью, которая перекрывает «горячие» части турбины 3 и самого центрального тела 6 со стороны сопла 5, обеспечивая их экранирование от инфракрасного излучения со стороны сопл. Видимая со стороны сопла 5 поверхность центрального тела 6 выполнена с двойными стенками 9 и 10, наружная 10 из которых перфорирована. Полость 11 между двойными стенками сообщена с каналом 8 подвода воздуха основного модуля.
Дополнительный 2 модуль (фиг. 3) содержит компрессор (на фиг. не показан), турбину 12, стойку 13, эжекторное сопло 14 с центральным телом 15. В стойке 13 дополнительного 2 модуля выполнен канал 16 отбора воздуха из компрессора, например, из его промежуточной ступени. В центральном теле 15 выполнен канал 17 подвода воздуха, соединенный с каналом 16 отбора воздуха. Центральное тело 15 выполнено с расширяющейся частью, которая перекрывает «горячие» части турбины 12 и самого центрального тела 15 со стороны сопла 14, обеспечивая их экранирование от инфракрасного излучения со стороны сопла. Видимая со стороны сопла 14 поверхность центрального тела 15 выполнена с двойными стенками 18 и 19, наружная 19 из которых перфорирована. Полость 20 между двойными стенками сообщена с каналом 17 подвода воздуха основного модуля.
Комбинированная силовая установка работает следующим образом.
Воздух из-за вентилятора основного модуля 1 по каналу 7, соединенному с каналом 8 в центральном теле 6, поступает в полость 11 центрального тела, тем самым охлаждая его. Далее воздух через отверстия перфорации в наружной стенке 10 центрального тела 6 поступает в проточную часть сопла 5, формируя на поверхности центрального тела заградительную завесу, тем самым уменьшая температуру видимой со стороны сопла части центрального тела.
Воздух из промежуточной ступени компрессора дополнительного 2 модуля по каналу 16, соединенному с каналом 17 в центральном теле 15, поступает в полость 20 центрального тела, тем самым охлаждая его. Далее, воздух через отверстия перфорации в наружной стенке 19 центрального тела 15 поступает в проточную часть сопла 14, формируя на поверхности центрального тела заградительную завесу, тем самым уменьшая температуру видимой со стороны сопла части центрального тела. При отключенном модуле отбора воздуха нет.
Кроме того, при работе комбинированной силовой установки расширенные участки центрального тела основного 1 и дополнительного 2 модулей визуально полностью перекрывают со стороны сопл 5 и 14 «горячие» неохлаждаемые части центральных тел 6 и 15 и турбин 3 и 12 обоих модулей, обеспечивая их экранирование со стороны сопл 5 и 14, таким образом, обеспечивая снижение уровня инфракрасного излучения горячих элементов.
Наличие эжекторного насадка на сопле основного модуля дополнительно позволяет снизить его температуру.
Предлагаемая полезная модель позволяет существенно уменьшить инфракрасное излучение комбинированной силовой установки.