ПОВОРОТНОЕ ОСЕСИММЕТРИЧНОЕ СОПЛО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET ENGINE ROTARY AXISYMMETRIC NOZZLE

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.
ц
ос
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 Р противоположной по направлению осевой силе Р газового потока действующей на подвижный корпус сопла.
ц
ос
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 Р противоположную по направлению осевой силе Р 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.
ц
ос
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 Р, противоположной по направлению осевой силе Р 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».
ос
ц
ос
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 Р 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 Р в штоковых полостях (13) пневмоцилиндров (9) противоположно направлению осевой силы Р. Диаметр пневмоцилиндров (9) выбирается исходя из необходимости обеспечения потребного усилия разгрузки при заданном давлении воздуха за компрессором двигателя.