СОПЛО С ОТКЛОНЯЕМЫМ ВЕКТОРОМ ТЯГИ

Сопло с отклоняемым вектором тяги
Полезная модель относится к области турбореактивных авиационных двигателей, применяемых на боевых сверхзвуковых самолетах.
В современных боевых самолетах для обеспечения их высокой маневренности применяются двигатели, снабженные соплом, способным изменять, как диаметр критического сечения, так и направление вектора тяги. Причем вектор тяги отклоняется за счет поворота расходящихся створок сопла.
Сопло описанное в международной заявке WO 92/03649 содержит управляющее кольцо с подвеской, набор сходящихся створок, набор расходящихся створок, и тяги, соединяющие управляющее кольцо с ведущими расходящимися створками.
Педостатками такого сопла является:
- жесткая кинематическая связь между диаметром критического сечения и диаметром среза сопла, что не позволяет устанавливать оптимальное соотнощение между площадью среза сопла и площадью критического сечения
F 02K 9/84
на всех режимах работы двигателя во всех условиях полета. Это приводит к дополнительным потерям тяги, особенно при полете с большими скоростями;
- при повороте управляющего кольца расходящиеся створки, находящиеся в плоскости поворота сопла, поворачиваются, например, на 15 градусов, а боковые при этом - на 7,5 градуса Створки, расположенные между ними, каждая поворачивается на свой угол ( от 7,5 до 15 градусов). Форма сопла, близкая к окружности, выдерживается за счет двуплечих рычагов, расположенных на створках с возможностью проскальзывания и синхронизирующих их положение. Таким образом усилия на створки при их повороте для получения формы сопла, близкого к окрркности, передаются и через рычаги на створках, а не только через тяги. Это требует увеличения прочностных свойств синхронизирующих рычаго, что приводит к увеличению веса конструкции. Кроме того, введение рычагов иа створках, работающих при температуре до 1000 градусов Цельсия не надежно и может привести к выработке поверхностей и заклиниванию.
В сопле по заявке WO 92/03648 также имеется жесткая кинематическая связь площади критического сечения и площади среза сопла. Данное сопло содержит управляющее кольцо, тяги расходящихся створок и рычаги, присоединенные непосредственно к створкам. При наклоне управляющего кольца створки, находящиеся в плоскости поворота, смещаются относительно осесимметричного положение сопла, например на 15 градусов (так лее как и в конструкции по заявке WO 92/03649), а на остальные створкн, помимо тяг, воздействует система рычагов, доворачивающих каждую створку на соответствующий угол для вьщерживания формь:, близкой к окружности при отклонении вектора тяги.
Кроме вышеуказанного, конструкция имеет следующие недостатки:
-точка воздействия на расходящиеся стйорки системы доворачивающих рычагов находится вблизи шарнирного соединения со сходящимися створками. Близкое расположение точки воздействия к шарниру соединения створок затрудняет работу системы доворачивания рьлагов, т.к. приходится прикладывать при этом большую силу из-за малого плеча;
-система с роликами, катающимися по поверхности ненадежна, т.к. поверхности и ролики подвержены выработке, которая будет искажать форму сечения сопла на срезе и может привести к заклиниванию и поломке створок,
В качестве прототипа нами выбрано сопло с отклоняемым вектором тяги по заявке РФ № 97115602, опубликованной 27.06.99.
Сопло-прототип, содержит сходящиеся створки, расходящиеся створки, тяги расходящихся створок и управляющее кольцо с подвеской в виде многозвенных петель, складывающихся в радиальных плоскостях. Управляющее кольцо кинематически связано с тягами расходящихся створок через параллелограммные механизмы. Параллелограммный механизм состоит из Т-образного (ведущего) рычага, пары тяг и ведомого рычага, на котором крепятся тяги створок.
Ведущий рычаг параллелограммного механизма шарнирно закреплен ведущим плечом на управляющем кольце, а опора вращения ведущего рычага расположена на звене многозвенной петли, соединенном с управляющим кольцом. Опора вращения ведомого рычага парадлелограммного механизма расположена на управляющем кольце.
Недостатком прототипа является конструкция подвески управляющего кольца, которая подвергается значительному износу в местах соединения звеньев подвески.
При разработке заявляемой полезной модели ставились следующие задачи:
-создать более надежную конструкцию сопла,
-расширить арсенал технических средств.
Технический результат - увеличение срока службы подвески управляющего кольца.
Сопло с отклоняемь1м вектором тяги, содержит сходящиеся створки, расходящиеся створки, тяги расходящихся створок и управляющее кольцо с подвеской в виде многозвенных петель, складывающихся в радиальных плоскостях. Управляющее кольцо кинематически связано с тягами расходящихся створок через паралделограммные механизмы.
Параллелограммный механизм состоит из ведущего Т-образного рычага, пары тяг и ведомого рычага.
Ведущий рычаг параллелограммного механизма щарнирно закреплен ведущим плечом на правляющем кольце, а опора вращения ведущего рычага расположена на звене многозвенной петли, соединенном с управляющим кольцом. Опора вращения ведомого рычага параллелограммного механизма расположена на управляющем кольце.
Заявляемое сопло отличающееся от прототипа конструкцией звеньев многозвенных петель. По меньшей мере одно звено каждой петли содержит отверстие, имеющее форму двух конусов, сопрягающихся меньшими диаметрами в середине звена.
признаки, характеризующие полезную модель в частных случаях: Каждое звено, соединенное с управляющим кольцом, содержит отверстие,
имеющее форму двух конусов, сопрягающихся меньшими диаметрами в
середине звена. То есть наиболее целесообразно отверстие указанной формы
выполнять в звене, соединешюм с управляющим кольцом
Звено, содержащее отверстие, имеющее форму двух конусов,
сопрягающихся меньшими диаметрами в середине звена, сопрягается со
смежным звеном по сферической поверхности,
Перечень фигур чертежей
Фиг. 1 - Сопло с отклоняемым вектором тяги, установленное на реактивном двигателе. Общий вид;
Фиг.2 - Механизм управления створками. Продольный разрез. Выноска I на фиг. 1;
Фиг. 3 - Параллелограммный механизм;
Фиг.4 - Звенья петли подвески в нейтральном положении. Разрез по А-А на фиг. 2;
Фиг. 5 - Звенья петли подвески при довороте створок. . Разрез по А-А на фиг. 2;
Фиг. 6 - Звенья петли подвески, сопрягающиеся по сферической поверхности. Выноска II на фнг 4.
Пример конкретного выполнения
На фиг.1 представлен общий вид заявляемого сопла, установленного на реактивном двигателе. Сопло содержит сходящиеся створки 1 и расходящиеся створки 2. Сходящиеся стзорт 1 прикреплены к фланцу 3 форсажной камеры 4 двигателя. На форсажной камере 4 установлены не менее трех кронштейнов 5, к которым прикреплены с помощью универсального или сферического шарнира 6 гидрощтлиндры 7, которые, в свою очередь посредством универсального или сферического шарнира 8 крепятся к управляющему кольцу 9, Управляющее кольцо 9 с помощью тяг 10 соединяется с расходящимися створками 2.
К кронштейнам 11, установленным на фланце форсажной камеры крепятся трехзвенные петли, содержащие звенья 12,13,14, (фиг.2 выноска I), соединенные осями 15, 16, 17 Управляющее кольцо 9 с помощью винтов 18 крепится к звеньям.
На оси 19, установленной в звене 12, расположен Т-образный рычаг 20, который с помощью оси 21 крепится к управляющему кольцу 9 К Т-образному рычагу 20 прикреплены осями 22 промежуточные тяги 23. Противоположные концы тяг 23 осями 24 крепятся к рычагу 25, который опорой вращения 26 соединен с управляющим кольцом 9, а плечами шарнирно соединен с тягами 10.
Т-образный рычаг 20, промежуточные тяги 23 и рычаг 25 образуют параллелограммный механизм, показанный на фиг. 3. Причем Т-образный рычаг 20 является ведущим, а рычаг 25 - ведомым В самом Т-образном рычаге ведущим является плечо, заканчивающееся осью 21.
На фиг. 4 представлен поперечный разрез звена, 12, проведенный по его оси вращения, расположенной в звене 13.
При подачи команды на отключение вектора тяги управляющее кольцо 9 усилиями гидроцилиндров 7 поворачивается вокруг двух диаметрально противоположных винтов 18, лежащих на оси вращения кольца, передавая управляющие усилие через параллелограммные механизмы и тяги 10 на створкв 2, поворачивающиеся на заданный угол и принимающие положение показанное пунктиром на фиг, 1.
Поворот всех створок 2 на заданный угол обеспечивается параллелограммными механизмами, поворачивающими створки до требуемого значения угла. Детали параллелограммного механизма при этом занимают положение, показанное пунктиром на фиг.З. Звенья 12 при этом, поворачиваясь вокруг осей 15, одновременно поворачиваются в своих плоскостях в пределах зазоров В (фиг,4) между осями 15 и звеньями 12, как показано на фиг. 5.
Паиболее эффективно работает устройство в том случае, когда звенья подвески сопрягаются (контактируют) по сферической поверхности (фиг. 6).