ОСЕСИММЕТРИЧНОЕ СОПЛО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET ADJUSTABLE NOZZLE

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к конструкции осесимметричных сопел турбореактивных двигателей (ТРД).
Известно осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус со сферической законцовкой и подвижный корпус с уплотнительным элементом, установленный с возможностью поворота относительно поперечной оси сопла (см. Свидетельство на полезную модель RU 33175 класса F02K 1/78, опубликовано 10.10.2003 г.).
К недостаткам указанной модели относится недостаточное обеспечение герметичности по сопрягаемым поверхностям уплотнительного элемента подвижного корпуса и сферической законцовки неподвижного корпуса из-за необходимого зазора между ними для компенсации теплового расширения более нагретой сферической законцовки и менее нагретого уплотнительного кольца, а также компенсации возможных отклонений форм их поверхностей. Разгерметизация также происходит и при деформациях подвижного и неподвижного корпусов при поворотах сопла в эксплуатации. Указанная негерметичность приводит к утечкам охлаждающего воздуха и, как следствие, прогару сопла.
Задачей изобретения является обеспечение необходимой герметичности тракта охлаждения сопла.
Указанная задача решается тем, что в известном осесимметричном сопле ТРД, содержащем неподвижный корпус со сферической законцовкой и подвижный корпус с уплотнительным элементом, установленный с возможностью поворота относительно поперечной оси сопла, согласно изобретению уплотнительный элемент выполнен в виде сегментов, установленных с возможностью радиального перемещения и подпружиненных к сферической законцовке неподвижного корпуса, а на торцах смежных элементов выполнены выступы, контактирующие между собой по внутренним ответным поверхностям.
Такое выполнение устройства позволяет предотвратить утечки охлаждающего воздуха в зазор между сопрягаемыми поверхностями уплотнительного элемента подвижного корпуса и сферической законцовки неподвижного корпуса сопла и таким образом повысить надежность работы сопла на форсажных режимах работы двигателя.
На фиг.1 показан продольный разрез осесимметричного сопла;
на фиг.2 - сечение по поперечным осям крепления корпусов (сечение В-В);
на фиг.3 - поперечное сечение уплотнения (Б-Б);
на фиг.4 - вид сверху на уплотнение (корпус не показан).
Осесимметричное сопло содержит неподвижный корпус 1 со сферической законцовкой 2 и подвижный корпус 3. На переднем фланце 4 подвижного корпуса 3 установлен уплотнительный элемент 5, внутри которого в окружном направлении размещены сегменты 6 с графитовыми вкладышами 7. На каждом сегменте 6 установлены пружины 8. Концы 9 пружин 8 заведены под оси 10, которые расположены в пазах 11 сегментов 6 и закреплены на боковых стенках 12 сегментов. На торцах 13 смежных сегментов 6 выполнены выступы 14, которые контактируют между собой по внутренним ответным поверхностям 15. Внутри сферической законцовки 2 и кронштейна 16 неподвижного корпуса 1, а также внутри подвижного корпуса 3 размещены цапфы 17, 18, 19 под установку поперечных осей 20, вокруг которых осуществляется отклонение подвижного корпуса 3 на заданные углы поворота сопла.
Для обеспечения заданных углов поворота уплотнительный элемент 5 должен быть размещен на расстоянии L от осей поворота, не меньшем наружного радиуса цапф R подвижного и неподвижного корпусов 3 и 1.
При сигнале на поворот вектора тяги силовые элементы поворачивают подвижный корпус 3 вокруг двух поперечных осей 20 неподвижного корпуса 1 на определенный угол. При этом сегменты 6 с графитовыми вкладышами скользят по сферической законцовке 2, поджимаясь к ней пружинами, упирающимися в подвижный корпус 3. Даже при незначительном отклонении формы законцовки графитовые вкладыши 7 вместе с сегментами 6 перемещаются радиально, не образуя зазора как с сопрягаемой поверхностью, так и между собой по окружности. Таким образом, охлаждающий воздух проходит из полости в полость, не вытекая в атмосферу из-за плотного прилегания сегментов 6 с графитовыми вкладышами 7 к неподвижному корпусу 1, и воздух в необходимом количестве для данного режима работы сопла без потерь подается к створкам сопла. При обтекании горячими газами неподвижный корпус 1 увеличивается по диаметру относительно наружного подвижного корпуса 3. Также при поворотах вектора тяги возникают деформации подвижного и неподвижного корпусов друг относительно друга. Но во всех указанных случаях стык уплотнительных элементов по сферической законцовке остается герметичным. Таким образом, при работе сопла с поворотом вектора тяги не происходит утечки охлаждающего воздуха в атмосферу, что повышает надежность работы сопла и увеличивает его ресурс.
Предложенная конструкция позволяет обеспечить модульность уплотнительного элемента и его оптимальное расположение относительно сферической законцовки неподвижного корпуса, позволяющее обеспечить положительные и отрицательные углы поворота сопла относительно неподвижного корпуса в необходимом диапазоне углов. Конструкция крепления уплотнительного элемента к подвижному корпусу сопла облегчает сборку, обеспечивает заданную герметичность и его ремонтопригодность.