Устройство для сочленения наружной поверхности реактивного сопла двигателя и мотогондолы летательного аппарата
DEVICE FOR COUPLING OF JET ENGINE NOZZLE OUTER SURFACE AND AIRCRAFT NACELLE

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к сочленению реактивного сопла и мотогондолы летательного аппарата.
Известно устройство для сочленения наружной поверхности реактивного сопла двигателя и мотогондолы летательного аппарата, включающее кольцо упругих элементов, содержащих внешние и внутренние створки, одним концом соединенные с по крайней мере одним фланцем, расположенным на выходной части мотогондолы, при этом другой свободный конец внутренних створок прилегает к наружной поверхности реактивного сопла. (US 4508270 А, 02.04.1985, фиг. 7 - прототип).
Конструкция устройства должна обеспечивать минимальные утечки воздуха из полости между мотогондолой и двигателем, а также обеспечивать необходимый геометрический переход с мотогондолы на наружную поверхность сопла, соответствующий заданному теоретическому контуру летательного аппарата. Недостаток известного устройства состоит в том, что для обеспечения герметичности и надежного прилегания упругих элементов к наружной поверхности полости мотогондолы при относительно большой длине упругих элементов, а также при значительном перепаде давления между полостью мотогондолы и атмосферой требуется выполнять их соответствующей для выдерживания перепада повышенной жесткости, что ведет к увеличению их массы и повышенному износу как упругих элементов, так и наружной поверхности сопла. Второй недостаток заключается в том, что для обеспечения необходимого геометрического перехода требуется изготавливать упругие элементы с индивидуальной геометрией, что ведет к существенному усложнению и удорожанию производства.
Технический результат - устройство обеспечивает герметичное сочленение наружной поверхности реактивного сопла с мотогондолой летательного аппарата, необходимый геометрический переход с мотогондолы на наружную поверхность сопла, соответствующий заданному теоретическому контуру летательного аппарата, минимальный износ при изменениях формы и размеров устройства в широких пределах вследствие больших радиальных перемещений двигателя относительно мотогондолы в процессе его работы и в случае поворота сопла, является простым в изготовлении и имеет уменьшенную массу.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для сочленения наружной поверхности реактивного сопла двигателя и мотогондолы летательного аппарата, включающем кольцо упругих элементов, содержащих внешние и внутренние створки, одним концом соединенные с по крайней мере одним фланцем, расположенным на выходной части мотогондолы, при этом другой свободный конец внутренних створок прилегает к наружной поверхности реактивного сопла, согласно изобретению устройство снабжено проставкой и стяжным элементом, при этом концы внешней и внутренней створок зафиксированы на фланце с размещенной между ними по крайней мере одной проставкой, геометрия которой обеспечивает требуемый профиль внешней створки, согласующийся с теоретическим контуром летательного аппарата, стяжной элемент выполнен охватывающим внутренние створки с обеспечением прилегания их свободных концов к наружной поверхности реактивного сопла, при этом каждая внешняя и внутренняя створка дополнительно жестко соединены между собой в по крайней мере одной точке.
Стяжной элемент может быть выполнен в виде ленты, или троса, или каната, или цепи. Внутренние створки могут быть снабжены углублением для фиксации стяжного элемента. Внутренняя поверхность внешних створок и/или внешняя поверхность внутренних створок в области стыка створок могут быть снабжены герметизирующими накладками. Свободный конец внешних створок может также прилегать к наружной поверхности реактивного сопла. Фланец может быть выполнен за одно целое с мотогондолой.
Такое устройство в виде упругих элементов, состоящих из внутренних и внешних створок, причем первые удерживаются стяжным элементом, позволяет обеспечить герметичность сочленения наружной поверхности реактивного сопла с мотогондолой. Проставки между створками, имеющие необходимую геометрию и жесткое соединение внутренних и внешних створок в по крайней мере одной точке задают необходимую геометрию внешних створок, что позволяет обеспечить необходимый геометрический переход с мотогондолы на наружную поверхность сопла, согласующийся с теоретическим контуром летательного аппарата. При этом устройство позволяет достичь минимальный износ в работе при изменениях формы и размеров устройства в широких пределах вследствие больших радиальных перемещений двигателя относительно мотогондолы и в случае поворота сопла. Углубления во внутренних створках позволяют зафиксировать стяжной элемент от перемещений. Герметизирующие накладки на внутренних и внешних створках повышают герметичность полости мотогондолы. Прилегание свободных концов внешних створок к наружной поверхности реактивного сопла обеспечивает улучшение обтекания потоком воздуха летательного аппарата и соответствие необходимому теоретическому контуру летательного аппарата.
Проставка может быть выполнена единственной в виде кольца необходимой геометрии, либо проставок может быть несколько, например, по одной для каждого упругого элемента. В приведенном варианте устройства проставки - по две на каждый упругий элемент. Рекомендуемый материал - алюминиевый сплав, либо жесткий полимер, либо композитный материал. Проставки могут крепиться к створкам любым способом, но наиболее оптимальным с точки зрения массы и удобства обслуживания устройства и двигателя является крепление к фланцу общим резьбовым крепежом внешних и внутренних створок с проставками между ними. Для избежания выпадения проставки перед сборкой возможно зафиксировать на внутренних створках с помощью клея, воска, смазки, припоя и т.п.
Стяжной элемент обхватывает внутренние створки и необходим для их подтягивания к наружной поверхности сопла при сборке устройства и последующего их удержания при возникновении перепада давления между внутренней полостью мотогондолы и атмосферой при работе двигателя. Стяжной элемент обхватывает внутренние створки и работает как нерастяжимое кольцо, способное менять свою форму в поперечном сечении. Сила натяжения подбирается таким образом, чтобы внутренние створки прилегали к наружной поверхности сопла практически без зазоров. Стяжным элементом могут быть лента, трос, канат, или цепь.
Фланец может быть выполнен как единым с мотогондолой так и быть самостоятельным элементом. Фланец может быть цельным либо состоять из частей для удобства сборки устройства и его обслуживания в эксплуатации. Фланец в случае самостоятельного исполнения может крепиться к мотогондоле с помощью резьбовых соединений, заклепок.
Створки между собой могут крепиться любым жестким соединением (резьбовое, сварка, пайка, заклепочное), но оптимальным с точки зрения массы и обеспечения прочности является точечная сварка. Количество точек и места соединения створок между собой выбирается, чтобы обеспечить необходимую геометрию перехода с мотогондолы на наружную поверхность сопла, согласующегося с теоретическим контуром летательного аппарата, а также чтобы выдерживать совместно со стяжным элементом возникающий при работе двигателя перепад давления между внутренней полостью мотогондолы и атмосферой. Рекомендуемый материал по соотношению массы к прочности и упругости, а также при высоких температурах эксплуатации - титановый сплав.
Герметизирующие накладки нужны для повышения герметичности полости мотогондолы, представляют из себя узкие пластины и жестко крепятся к внутренней и/или внешней створкам с одной стороны. Накладки целесообразнее изготавливать из одного со створками материала и приваривать их к створкам точечной сваркой.
Изобретение проиллюстрировано фигурами 1-3.
Фиг. 1 - вид на вариант устройства сбоку;
Фиг. 2 - поперечный разрез варианта устройства А-А;
Фиг. 3 - продольное сечение варианта устройства Б-Б.
Устройство для сочленения наружной поверхности сопла 2 двигателя и мотогондолы 1 летательного аппарата содержит кольцо упругих элементов 3, состоящих из внутренней 4 и внешней 5 створок, между которыми размещена проставка 8. Внутренняя 4 и внешняя 5 створки закреплены с помощью винтов 9 и гаек 10 одним концом к фланцу 6 мотогондолы 1, а другим свободным концом прилегают к наружной поверхности реактивного сопла 2. Створки 4 и 5 также жестко соединены между собой в зоне 12. В зоне 13 створки примыкают друг к другу, какое - либо соединение между ними отсутствует. Стяжной элемент 7 размещен в углублении внутренней створки 4 каждого упругого элемента 3 устройства. Герметизирующие накладки 11 жестко крепятся к внутренним 4 и/или внешним 5 створкам с одной стороны каждого упругого элемента 3.
Устройство работает следующим образом: при работе двигателя в полости мотогондолы 1 создается избыточное относительно окружающей атмосферы давление воздуха. Внутренние створки 4, одним концом закрепленные на фланце 6, обхватываемые стяжным элементом 7, а другим свободным концом прилегающие к наружной поверхности сопла 2, удерживают избыточное давление. Внешние створки 5 за счет проставок 8 еще при сборке устройства принимают необходимую геометрию для обеспечения необходимого геометрического перехода, согласующегося с теоретическим контуром летательного аппарата. При радиальном перемещении двигателя и/или повороте сопла 2 упругие элементы 3 перемещаются друг относительно друга, а также изгибаются на участке 13, стяжной элемент 7 при этом изменяет свою форму в поперечном сечении. Этим компенсируется изменение геометрии устройства. При этом герметизирующие накладки 11, жестко прикрепленные к внутренним 4 и/или внешним 5 створкам с одной стороны каждого упругого элемента 3, сохраняют замкнутость контура, образуемого упругими элементами 3, тем самым повышая герметичность полости мотогондолы.