ОТКЛОНЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ГАЗОВОГО ПОТОКА В РЕАКТИВНОМ СОПЛЕ
DEFLECTING SYSTEM FOR GAS FLOW IN JET NOZZLE

Изобретение относится к отклоняющей системе для газового потока в реактивном сопле летательного аппарата, например беспилотного летательного аппарата.
Наличие отклоняющей системы для газового потока, текущего в реактивном сопле летательного аппарата, позволяет исключить использование руля в этом летательном аппарате, так как руль, когда он приводится в действие, излучает электромагнитный сигнал, обнаруживаемый радаром.
Обычная отклоняющая система имеет: вводящее средство для введения сжатого газа в заданном направлении в газовый поток, текущий в сопле; и управляющее средство для управления выходящим из вводящего средства газовым потоком; при этом отклонение от курса летательного аппарата регулируется за счет отклонения газового потока влево или вправо в направлениях, по существу симметричных продольной оси сопла.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является отклоняющая система для газового потока в реактивном сопле летательного аппарата, раскрытая в патенте США №6679048. Такая система содержит вводящее средство для введения сжатого газа в заданном направлении в газовый поток, текущий в сопле, и управляющее средство для управления газовым потоком, выходящим из вводящего средства; при этом вводящее средство для введения газа содержит фиксированные конструкционные кожухи, которые проходят перпендикулярно к газовому потоку, текущему в сопле, и в которые подается отклоняющий газ через один из их концов, наружный по отношению к соплу; причем в боковых стенках сопла выполнены вводящие прорези, ориентированные в заданных направлениях относительно направления течения газового потока в сопле; при этом управляющее средство связано с исполнительными средствами, расположенными снаружи кожухов и сопла.
Задача настоящего изобретения заключается в повышении летных характеристик и точности самолетовождения этого типа летательного аппарата.
Для решения указанной задачи согласно настоящему изобретению создана отклоняющая система для газового потока в реактивном сопле летательного аппарата, содержащая: вводящее средство для введения сжатого газа в заданном направлении в газовый поток, текущий в сопле, и управляющее средство для управления газовым потоком, выходящим из вводящего средства; при этом вводящее средство для введения газа содержит: фиксированные конструкционные кожухи, которые проходят внутри сопла перпендикулярно к газовому потоку, текущему в сопле, и в которые подается отклоняющий газ через один из их концов, наружный по отношению к соплу; причем в боковых стенках упомянутых кожухов выполнены вводящие прорези, ориентированные в заданных направлениях относительно направления течения газового потока в сопле; и регулируемые средства для регулируемого закрытия этих вводящих прорезей; причем регулируемые закрывающие средства имеют створки, установленные внутри упомянутых кожухов и направляемые смещением их вдоль упомянутых прорезей; при этом упомянутые створки соединены с исполнительными средствами, расположенными снаружи кожухов и сопла.
Предпочтительно, створки выполнены с возможностью смещения между закрытым положением вводящих прорезей и двумя крайними положениями для открытия прорезей, ориентированных в заданном направлении, и для закрытия прорезей, ориентированных в другом направлении, и наоборот.
Предпочтительно, исполнительные средства связаны с общим управляющим средством, например с силовым цилиндром.
Предпочтительно, створки установлены с возможностью поворота внутри кожухов, и каждая створка имеет осевой поворотный приводной вал, который выходит наружу из кожуха.
Предпочтительно, на наружном по отношению к кожуху конце вала установлена шестерня, которая зацепляется с рейкой, проходящей вдоль кожухов снаружи сопла.
Предпочтительно, между поворотными створками и боковыми стенками кожухов, в которых выполнены вводящие прорези, установлены уплотнения.
Предпочтительно, створки установлены с возможностью скольжения внутри кожухов; при этом створка(створки) каждого кожуха соединена с валом, выходящим наружу из кожуха и сопла, и прикреплена к поперечине, проходящей вдоль кожухов снаружи сопла.
Предпочтительно, конструкционные кожухи расположены в критическом сечении сопла.
Предпочтительно, система содержит, по меньшей мере, один кожух, проходящий посередине сопла, и два боковых кожуха, установленных на концах поперечного сечения сопла.
Предпочтительно, система содержит два боковых кожуха, установленных на концах поперечного сечения сопла, и два центральных кожуха, расположенных на равном расстоянии друг от друга и отстоящих на равное расстояние от боковых кожухов.
Предпочтительно, в кожух подается сжатый газ посредством отведения газа из двигателя летательного аппарата.
Предпочтительно, кожухи имеют профильную форму поперечного сечения, а прорези введения сжатого газа образованы в средней части этой профильной формы и проходят по большей части высоты кожухов.
Предпочтительно, кожухи содержат внутренние спрямляющие лопатки для газового потока, проходящие между их подающим концом и вводящими прорезями.
Регулируемое закрытие боковых прорезей конструкционных кожухов обеспечивает возможность управления отклонением в том или ином направлении и возможность регулирования газового потока, выходящего из этих боковых прорезей.
В кожухи отклоняющий газ подается отводом сжатого газа в зоне перед двигателем летательного аппарата, например из компрессора двигателя.
Изобретение будет наилучшем образом понятно и прочие преимущества и характеристики изобретения станут очевидными после прочтения приводимого ниже описания, являющегося неограничивающим примером, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - частичный схематический вид в перспективе реактивного сопла летательного аппарата, имеющего отклоняющую систему в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 - схематический вид в перспективе в разрезе конструкционного кожуха отклоняющей системы, показываемой на Фиг.1;
Фиг.3 - схематический вид в перспективе реактивного сопла с отклоняющей системой в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 - схематический вид в перспективе в разрезе конструкционного кожуха отклоняющей системы, показываемой на Фиг.3;
Фиг.5-7 - схематические виды в поперечном сечении разных положений створок по отношению к вводящим прорезям кожуха в отклоняющей системе, показываемой на Фиг.3.
На Фиг.1 показан схематический вид в перспективе реактивного сопла 10 газового потока 11 летательного аппарата, в частности беспилотного летательного аппарата; причем верхний по потоку конец 12 сопла прикреплен соответствующими средствами к нижнему по потоку концу наружного корпуса 14 двигателя (не показан) летательного аппарата.
Сопло 10 имеет прямоугольное поперечное сечение и содержит две крупные стенки 16, между которыми перпендикулярно установлены два конструкционных кожуха 18, прикрепленных своими концами к этим стенкам 16; и две меньшие стенки 19, которые соединяют концы крупных стенок 16 сопла и на каждой из которых закреплен конструкционный кожух 20.
В данном примере стенки 16 и 19 имеют простую форму, но, как вариант, они могут иметь и сложную форму.
Конструкционные кожухи 18, 20 позволяют вводить сжатый газ в заданных направлениях в газовый поток 11, текущий в сопле, чтобы отклонять тягу отклоняющегося от курса летательного аппарата.
Эти кожухи находятся в выходном критическом сечении сопла по существу на равном расстоянии друг от друга, и они соединены одним из своих концов с трубами 21 подачи отклоняющего газа, которые расположены вдоль наружного корпуса 14 двигателя до воздухозаборника в двигателе и выполняют отбор сжатого газа.
Конструкционные кожухи 18 имеют профильную форму поперечного сечения, и на каждой своей боковой стенке 22 имеют, по меньшей, мере одну прорезь 23, выполненную в средней части этой профильной формы и проходящую по большей части высоты кожухов 18.
Прорези 23 боковых поверхностей 22, показанные на Фиг.1, предназначены для введения сжатого газа в направлении 24 в газовый поток 11, текущий в сопле; и прорези 23 боковых поверхностей 22 (не показаны на Фиг.1) предназначены для введения сжатого газа в направлении 26 в газовый поток 11, текущий в сопле; причем направления 24 и 26 по существу симметричны продольной оси сопла 10.
Конструкционные кожухи 20 на боковых концах сопла находятся снаружи сопла и имеют по существу параллелепипедную форму. На своих стенках 28, расположенных напротив боковых стенок 19 сопла, они имеют прорези 30, образованные на концевых частях за этими стенками 28; причем эти прорези проходят по большей части высоты кожухов 20 и выровнены с прорезями 32, образованными в боковых стенках 19 сопла.
Прорезь 30 согласно Фиг.1 вводит сжатый газ в упомянутом направлении 24 в газовый поток 11, текущий в сопле; и прорезь 30 другого кожуха 20 (не показана на Фиг.1) вводит сжатый газ в упомянутом направлении 26 в газовый поток, текущий в сопле.
На Фиг.2 схематически показан вид в перспективе одной половины конструкционного кожуха 18, показанного на Фиг.1, содержащего верхнюю по потоку приемную камеру 38 для газов, отводимых из компрессора и пропускаемых по трубе 21 к концу 40 кожуха; причем камера имеет внутренние спрямляющие лопатки 42 для газового потока, каждая из которых проходит с вогнутостью между внутренними боковыми поверхностями 44 этой камеры, при этом ее конец 46 направлен к подающему концу 40 кожуха, а ее конец 48 направлен к нижнему по потоку краю 50 кожуха, по существу параллельному оси сопла.
Газовый поток, циркулирующий в кожухе, схематически обозначен стрелками 52 и направлен к цилиндрическому каналу 54, проходящему в осевом направлении по большей части высоты кожуха ниже по потоку от камеры 38; при этом в ее цилиндрической стенке выполнены упомянутые вводящие прорези 23 (не показаны) для введения сжатого газа в газовый поток, текущий в сопле.
Трубчатая цилиндрическая створка 56 установлена с возможностью поворота в канале 54 кожуха и имеет, выше по потоку, продольное впускное отверстие 58 для газа из камеры 38 и цилиндрическую стенку 60, на которой образована, по меньшей мере, одна прорезь, совпадающая с прорезью 23 кожуха.
Аналогично кожухи 18 имеют прямоугольные уплотнения 61, которые установлены по периметру прорезей 23 между створкой 56 и цилиндрическим каналом 54, содержащим вводящие прорези.
Створка 56 выполнена с возможностью ее поворота вокруг своей оси 62 при помощи осевого вала 64, прикрепленного к концу створки, на стороне, противоположной подающему концу 40 кожуха, и выходящего наружу из кожуха 18 и сопла; причем осевой вал 64 сцентрирован и при вращении направляется цилиндрической муфтой 66, установленной вокруг вала 64 в цилиндрическом выходе 68 кожуха.
Как показано на Фиг.1, на осевом вале 64 установлена шестерня 70, которая зацепляется зубчатой рейкой 72, проходящей поперечно вдоль кожухов 18, 20 снаружи сопла 10.
Каждый боковой кожух 20 аналогично содержит камеру 38 и канал 54, в котором с возможностью поворота установлена створка 56, соединенная одним концом с осевым валом 64, на котором установлена шестерня 70, зацепляемая зубчатой рейкой 72.
Зубчатая рейка соединена с общим управляющим средством, в данном случае - с силовым цилиндром 74, поршень 76 которого соединен с зубчатой рейкой 72, и цилиндр 78 которого установлен на сопле 10.
Действие силового цилиндра 74 поворачивает створки 56 вокруг их осей 62; причем створки смещаются между средним закрывающим положением вводящих прорезей 23, 30 и двумя крайними положениями для открытия прорезей 23, 30, ориентированных в направлении 24, и для закрытия прорезей 23, 30, ориентированных в направлении 26; и наоборот.
Аналогично поворот створок 56 позволяет вводить газовый поток в сопло с регулированием за счет изменения степени закрытия прорезей 23.
На Фиг.3-7 показан один из вариантов осуществления отклоняющей системы в соответствии с настоящим изобретением.
Как и в предыдущем варианте осуществления, эта отклоняющая система имеет два конструкционных кожуха 80, установленных вертикально внутри сопла 10 перпендикулярно к газовому потоку; и два боковых конструкционных кожуха 82, установленных на боковых стенках 19 сопла 10, снаружи него.
Кожухи 80 имеют прорезь 84 на каждой своей боковой стенке, и каждый кожух 82 имеет прорезь (не показана), которая образована на его стенке в контакте с боковой стенкой 19 сопла 10 и выровнена с соответствующей прорезью 85 этой боковой стенки 19.
Каждый конструкционный кожух 80 содержит (см. Фиг.4) внутреннюю камеру 86, соединенную с подающим газ концом 88 кожуха и внутри которой установлены две плоские прямоугольные створки 90, выполненные с возможностью их смещения скольжением в вертикальные плоскости, параллельные направлению течения газового потока в сопле; при этом каждая створка упирается во внутреннюю боковую поверхность 92 камеры 86.
Две створки 90 одним из своих концов, расставленных в направлении их смещения, закреплены на прямоугольной горизонтальной пластине 94, которая вертикальным выступом 95 соединена с горизонтальным цилиндрическим валом 96, выходящим наружу из кожуха 80 и сопла 10 в направлении, параллельном газовому потоку.
Вертикальный выступ 95 выполнен с возможностью поступательного смещения в продольном проходе 97, соединяющем камеру 86 с цилиндрическим гнездом 98, которое скользящим образом направляет горизонтальный вал 96, концевая задняя часть которого проходит через заднюю стенку кожуха и герметизирована кольцевым уплотнением 100 в отверстии в стенке кожуха.
Аналогично каждый боковой кожух содержит внутреннюю камеру 86 и створку 90 для закрытия прорези кожуха и для регулирования газового потока, выходящего через эту прорезь.
Валы 96 конструкционных кожухов 80, 82 своими нижними по потоку концами прикреплены к поперечине 102, проходящей вдоль кожухов наружу из сопла 10 и соединенной с общим управляющим средством, которое в данном примере является силовым цилиндром 104, поршень 106 которого соединен со стержнем 102 и цилиндр 108 которого установлен на сопле 10.
Разные положения створок 90 во внутренней камере 86 конструкционного кожуха 80 показаны на Фиг.5-7.
На Фиг.5 показано среднее закрывающее положение двух вводящих прорезей 84 кожуха 80; причем в этом положении створки 90 полностью закрывают эти прорези и перекрывают поступление отклоняющего газа в сопло.
Согласно Фиг.6 поршень 106 силового цилиндра смещен выше по потоку, поперечина 102 привела створки 90 в скользящее движение внутри камеры до положения, в котором прорезь 84 первой боковой стенки кожуха закрыта соответствующей створкой 90, а прорезь другой боковой стенки полностью свободна для впуска сжатого газа в эту прорезь в направлении 110 с максимальным расходом газового потока.
Как показано на Фиг.7, поршень 106 силового цилиндра смещен ниже по потоку, поперечина 102 сместила створки 90 скольжением в положение, в котором прорезь 84 упомянутой первой стенки кожуха полностью свободна для впуска сжатого газа через эту прорезь в направлении 112 с максимальным расходом газового потока, и прорезь другой стенки закрыта соответствующей створкой 90.
Все промежуточные положения между крайними положениями с Фиг.6 и 7 возможны для впуска газа в сопло с заданным расходом газа.
Как вариант, конструкционные кожухи 80, 82 на своих боковых стенках имеют две или более прорезей,.
Отклоняющие газы можно вводить в сопло в направлении, перпендикулярном к газовому потоку 11, текущему в сопле, или в наклонном направлении, как это показано на Фиг.6 и 7.
Отклоняющая система согласно настоящему изобретению может содержать один, два или три конструкционных кожуха 18 или 80, или, разумеется, большее их число, которые проходят внутрь сопла перпендикулярно к газовому потоку, текущему в сопле; причем эти кожухи предпочтительно расположены на равном расстоянии друг от друга и на равное расстояние отстоят от боковых стенок сопла.