НЕРЕГУЛИРУЕМОЕ СОПЛО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
UNREGULATED NOZZLE OF GAS TURBINE ENGINE

Изобретение относится к нерегулируемым соплам газотурбинных двигателей.
Известно нерегулируемое сопло газотурбинного двигателя, которое состоит из четырех плоских стенок, образующих прямой канал отвода рабочего газа. Все четыре стенки соединены между собой неразъемным соединением. При небольших габаритах сопла нанесение на внутренние поверхности любых покрытий невозможно или низко технологично. [1] (ЕР 1750001 А2, 07.02.2007)
Известно нерегулируемое сопло газотурбинного двигателя, которое состоит из четырех плоских стенок, образующих сужающийся в сторону выхода прямой канал отвода рабочего газа. Все четыре стенки по ребрам соединены между собой разъемными фланцевыми соединениями. Во входной части сопла выполнен кольцевой фланец, с помощью которого сопло стыкуется с двигателем. Для создания герметичной конструкции сопла между стенками и фланцем установлены проставки. При небольших габаритах сопла нанесение на внутренние поверхности любых покрытий невозможно или низко технологично. Кроме того, конструкция сопла подразумевает выполнение его из одного материала, что приводит к увеличению массы всей конструкции, а достаточно простая и громоздкая форма сопла не позволяет вписать его в обводы летательного аппарата без ухудшения летно-технических характеристик (ЛТХ). [2] (US 2012/0255307 A1, 11.10.2012 - прототип).
Задачей предлагаемого изобретения является создание максимально легкой конструкции криволинейного дозвукового сопла, обеспечивающей возможность нанесения на внутренние стенки сопла покрытий с требуемыми свойствами.
Технический результат - создание легкой в сборке конструкции сопла сложной пространственной формы, позволяющей наносить на его внутреннюю часть покрытие с требуемыми свойствами и снизить его общую массу.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном нерегулируемом сопле газотурбинного двигателя, содержащем четыре стенки, жестко соединенные между собой с образованием канала отвода рабочего газа, согласно предложению стенки соединены попарно, образуя соединенные между собой входной и выходной элементы канала отвода рабочего газа, имеющего криволинейную форму, при этом входной элемент состоит из двух стенок, соединенных в вертикальной плоскости двигателя, и выполнен с возможностью крепления к корпусу наружного контура двигателя, выходной элемент состоит из двух стенок, соединенных в горизонтальной плоскости двигателя, входной и выходной элементы выполнены из разных материалов, а на внутренние поверхности стенок нанесено покрытие с требуемыми свойствами. Входной и выходной элементы канала отвода рабочего газа соединены между собой механическим разъемным, например фланцевым, соединением. Покрытие нанесено методом плазменного напыления.
Покрытие с требуемыми свойствами предполагает, например, свойства жаропрочности (способность материала сохранять прочностные свойства при высоких температурах), жаростойкости (способность сопротивляться газовой коррозии при высоких температурах), коррозионной стойкости (способность сопротивляться коррозии в агрессивных средах эксплуатации). Покрытия могут быть как в виде керамических объемных материалов, так и в виде тонкого слоя напиленного различными технологическими методами.
Наличие членения сопла на четыре части позволяет повысить технологичность нанесения покрытия на внутреннюю часть стенок сопла сложной пространственной формы. Выполнение соединения стенок разъемным облегчает сборку и позволяет осуществлять ремонт и перенанесение покрытия.
Криволинейная, например S-образная форма канала сопла отвода рабочего газа позволяет обеспечить лучшую компоновку двигателя на летательном аппарате, что улучшает ЛТХ последнего.
Стенки сопла соединены попарно с образованием входного и выходного элементов канала, что позволяет выполнить указанные элементы из различных материалов для облегчения массы всей конструкции. Возможны следующие варианты сочетания материалов, из которых изготовлены входной и выходной элементы канала - титановый сплав/жаропрочный никелевый сплав; алюминиевый жаропрочный сплав/жаропрочный никелевый сплав; титановый сплав/композит на основе углеродных волокон; интерметаллид титана/жаропрочный никелевый сплав и другие.
Соединение двух стенок входного элемента по вертикальной плоскости двигателя, а выходного элемента - по горизонтальной осуществляется для обеспечения жесткости конструкции сопла.
На чертеже представлен общий вид нерегулируемого сопла газотурбинного двигателя и схема его сборки.
Нерегулируемое сопло криволинейной формы состоит из входного элемента 1 и выходного элемента 2 канала отвода рабочего газа. Входной элемент 1 состоит из стенок 3, 4, соединенных между собой механическим разъемным соединением по продольным фланцам 5, 6 в вертикальной плоскости двигателя. Выходной элемент 2 состоит из стенок 7, 8, соединенных между собой по продольным фланцам 9, 10 механическим разъемным соединением в горизонтальной плоскости двигателя. На внутренние поверхности стенок 3, 4, 7, 8 сопла нанесено покрытие. Входной элемент 1 и выходной элемент 2 соединены между собой по поперечным фланцам 11, 12.
Сборку сопла осуществляют следующим образом.
Перед сборкой сопла на внутренние поверхности стенок 3, 4, 7, 8 наносят покрытие. Собирают входной элемент 1. Для этого стенки 3 и 4 соединяют по фланцам 5, 6 крепежными элементами, например болтами. Параллельно собирают выходной элемент 2. Для этого стенки 7, 8 соединяют по фланцам 9, 10 крепежными элементами, например болтами. Затем входной элемент 1 и выходной элемент 2 соединяют вместе по поперечным фланцам 11, 12 крепежными элементами, например болтами.