×
10.07.2019
219.017.b1fb

РЕГУЛИРУЕМОЕ СОПЛО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02183282
Дата охранного документа
10.06.2002
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Регулируемое сопло газотурбинного двигателя содержит обтекатель, наружные и внутренние створки, соединенные друг с другом с возможностью их взаимного углового перемещения. В наружных створках и в обтекателе выполнены отверстия, каждое из которых имеет максимальный размер, составляющий не более 0,5 от толщины, соответственно, наружной створки и обтекателя. Оси отверстий в наружных створках могут быть расположены под острым либо под тупым углом к продольной оси сопла по направлению к выходному сечению сопла. Наружные и внутренние створки соединены между собой со стороны выходного сечения сопла упругой пластиной или шарнирно с уплотнением, расположенным между створками. Предложенное изобретение решает задачу повышения надежности работы сопла путем улучшения вентиляции межстворочного пространства и уменьшения температуры деталей сопла. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к регулируемым соплам газотурбинных двигателей.

Известно регулируемое сопло газотурбинного двигателя, содержащее наружные и внутренние створки и механизм управления створками, расположенный в межстворочном пространстве (см. патент Франции 2734323, кл. F 02 K 1/12, опубл. 17.04.85).

Недостатки данного сопла заключаются в том, что продукты сгорания (а также продукты неполного сгорания) через зазоры между створками и узлами крепления внутренних створок к фланцам двигателя попадают в межстворочное пространство, где частично перемешиваясь с наружным воздухом, образуют газ (смесь воздуха и продуктов полного и неполного сгорания) с высокой температурой и повышенным по сравнению с наружным давлением. Под влиянием высокой температуры продукты неполного сгорания реагируют с кислородом, при этом на створках сопла и деталях механизма управления соплом откладываются сажа, смолы и кокс. В результате попадания указанных продуктов в зазоры между трущимися парами деталей уменьшается надежность работы механизма управления соплом.

Из-за наличия торцевого зазора между внутренними и наружными створками увеличивается площадь сечения среза сопла, определяемого диаметром наружных створок. При этом в полете возникает дополнительное аэродинамическое сопротивление при обтекании кормовой части самолета, приводящее к ухудшению аэродинамических характеристик самолета.

Наиболее близким к предложенному соплу является регулируемое сопло газотурбинного двигателя, содержащее обтекатель, наружные и внутренние створки, установленные с возможностью их взаимного углового перемещения и соединенные друг с другом, механизм управления соплом, расположенный в межстворочном пространстве, и устройство для охлаждения и подпитки сопла в виде утопленных в корпус и выступающих из корпуса воздухозаборников. При полете самолета для охлаждения межстворочного пространства используется скоростной напор набегающего внешнего потока (см. патент РФ 2034167, кл. F 02 K, опубл. 30.04.95).

Недостатки данного сопла заключаются в следующем. Продукты сгорания, попадающие в межстворочное пространство, проходят по всей длине межстворочного пространства, обтекая створки и механизмы управления створками, прежде чем удалятся через торцевой зазор между внутренними и наружными створками сопла.

Выступающие из корпуса воздухозаборники обуславливают наличие повышенного аэродинамического сопротивления.

Указанные недостатки отрицательно сказываются на надежности работы механизмов управления соплом и на аэродинамических характеристиках самолета.

Изобретением решается задача повышения надежности работы сопла путем улучшения вентиляции межстворочного пространства и уменьшения температуры деталей сопла.

Для достижения названного технического результата в регулируемом сопле газотурбинного двигателя, содержащем обтекатель, наружные и внутренние створки, соединенные друг с другом с возможностью их взаимного углового перемещения, в наружных створках и обтекателе выполнены отверстия, каждое из которых имеет максимальный размер, составляющий не более 0,5 от толщины, соответственно, наружной створки и обтекателя.

Оси отверстий в наружных створках могут быть расположены под острым углом к продольной оси сопла по направлению к выходному сечению сопла.

Оси отверстий в обтекателе могут быть расположены под тупым углом к продольной оси сопла по направлению к выходному сечению сопла.

Наружные и внутренние створки могут быть соединены между собой со стороны выходного сечения сопла упругой пластиной или шарнирно с уплотнением, расположенным между створками.

Наличие отверстий в наружных створках и обтекателе, имеющих максимальный размер, составляющий не более 0,5 от толщины, соответственно, наружной створки и обтекателя, позволяет обеспечить оптимальный режим вентиляции межстворочного пространства, уменьшить температуру деталей сопла и, как следствие, повысить надежность работы сопла.

Наличие отверстий в наружных створках также позволяет либо исключить зазор в соединении наружных и внутренних створок со стороны выходного сечения сопла, либо уменьшить его величину (в зависимости от конкретного исполнения конструкции). Благодаря этому уменьшается площадь выходного сечения сопла, определяемого диаметром наружных створок, что обеспечивает благоприятные условия для обтекания кормовой части самолета.

Благодаря расположению осей отверстий в наружных створках под острым углом к продольной оси сопла по направлению к выходному сечению сопла улучшаются аэродинамические характеристики самолета, так как газ, истекающий через отверстия в наружных створках из межстворочного пространства, сдувая наружный поток, создает ламинарный пограничный слой на поверхности наружных створок и уменьшает сопротивление обтекания по поверхности сопла от воздействия наружного потока.

Благодаря расположению осей отверстий в обтекателе под тупым углом к продольной оси сопла по направлению к выходному сечению сопла увеличивается расход воздуха в межстворочное пространство через поверхность обтекателя.

Уменьшить до минимально возможного зазор в соединении наружных и внутренних створок на выходном сечении сопла можно, соединив створки шарнирно. В этом случае целесообразна установка уплотнения для уменьшения расхода газа, протекающего через межстворочное пространство. Использовав гибкую пластину, стягивающую створки между собой, можно соединить створки без зазора. В обоих случаях выполнения увеличивается доля расхода газа через отверстия в наружных створках и уменьшается доля расхода газа, протекающего по всей длине межстворочного пространства и ухудшающего условия работы механизма управления соплом.

На фиг. 1 схематично изображено регулируемое сопло; на фиг.2 - узел А фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг.3 - узел Б фиг.1 в увеличенном масштабе; на фиг.4 схематично изображен узел В соединения наружных и внутренних створок регулируемого сопла с применением шарнира и уплотнением между створками (частный вариант исполнения); на фиг.5 схематично изображен узел В соединения наружных и внутренних створок регулируемого сопла с упругой пластиной между створками (частный вариант исполнения).

Сопло содержит обтекатель 1 с отверстиями 2, наружные створки 3 с отверстиями 4, внутренние створки 5, механизм 6 управления внутренними (дозвуковыми) створками 5, механизм 7 управления внутренними (сверхзвуковыми) створками 5 сопла.

Для соединения наружных и внутренних створок 3, 5 применяется либо шарнир 8 с уплотнением 9 (фиг.4), либо гибкая пластина 10 (фиг.5).

Пластина 10 представляет собой пружину, выполненную в виде полукольца, равную по ширине створкам 3, 5, закрепленную в пазах, выполненных в створках 3, 5. Пружина работает на сжатие, в результате этого наружные и внутренние створки 3, 5 соприкасаются между собой.

Отверстия 2, 4 могут иметь различную форму - круглую, овальную, в виде щели и т.д. В зависимости от этого под максимальным размером следует понимать наибольший размер между стенками отверстия в сечении, перпендикулярном его продольной оси. Распределение отверстий по площади наружных створок и обтекателя, а также их оптимальный размер, форма и угол наклона к продольной оси сопла зависят от конкретного исполнения самолета, двигателя и сопла.

Конструкции механизмов 6, 7 управления створками 5 сопла включают силовой привод (например, гидропривод или пневмопривод) и детали кинематики, связывающие силовой привод со створками сопла (см., например, Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели, Машиностроение, Москва, 1969, стр. 451-453).

Сопло работает следующим образом.

При полете самолета перепад давления на турбине двигателя и соответственно обороты турбины регулируются посредством изменения площади критического сечения сопла, а площадь выходного сечения сопла, как правило, определяется исходя из равенства статического давления наружного и внутреннего потоков. Для обеспечения этих условий автоматика двигателя изменяет площади проходных сечений сопла, образованных контуром внутренних створок 5. Внутренние и связанные с ними кинематически наружные створки перемещаются под воздействием механизмов 6, 7 управления.

В межстворочное пространство наружный воздух попадает через отверстия 2 в обтекателе 1 под воздействием скоростного напора. Расход наружного воздуха в межстворочном пространстве определяется функцией скоростного напора внешнего потока, углом наклона осей отверстий к вектору внешнего потока, а также площадью и коэффициентом расхода отверстий в обтекателе.

В свою очередь, через зазоры между внутренними створками 5 и через зазоры в узлах крепления внутренних створок к фланцам двигателя могут поступать продукты полного и неполного сгорания. В результате натекания наружного воздуха и продуктов сгорания в межстворочном пространстве имеет место смесь воздуха и продуктов сгорания (газ), имеющий более высокую температуру и давление по сравнению с температурой и статическим давлением внешнего потока воздуха. При наличии положительного перепада давления между давлением в межстворочном пространстве и статическим давлением в наружном потоке, газ истекает из межстворочного пространства через отверстия 4 в наружных створках 3.

Таким образом, происходит вентиляция межстворочного пространства, а точнее, там создается сложное трехмерное течение газа, позволяющее понизить температуру конструкции сопла и уменьшить в указанном пространстве концентрацию продуктов полного и неполного сгорания, увеличивая тем самым надежность работы сопла.

Благодаря тому, что оси отверстий в наружных створках 3 составляют с продольной осью сопла острый угол по направлению к выходному сечению сопла, газ, истекающий через отверстия в наружных створках, создает ламинарный подслой, напряжение трения в котором меньше, чем в турбулентном, имеющем место при обтекании поверхности наружных створок сопла. Благодаря этому сопротивление трения по наружной поверхности сопла уменьшается, позволяя улучшить аэродинамические характеристики самолета.

1.Регулируемоесоплогазотурбинногодвигателя,содержащееобтекатель,наружныеивнутренниестворки,соединенныедругсдругомсвозможностьюихвзаимногоугловогоперемещения,отличающеесятем,чтовнаружныхстворкахивобтекателевыполненыотверстия,каждоеизкоторыхимеетмаксимальныйразмер,составляющийнеболее0,5оттолщины,соответственно,наружнойстворкииобтекателя.12.Соплопоп.1,отличающеесятем,чтоосиотверстийвнаружныхстворкахрасположеныподострымугломкпродольнойосисоплапонаправлениюквыходномусечениюсопла.23.Соплополюбомуизпп.1и2,отличающеесятем,чтоосиотверстийвобтекателерасположеныподтупымугломкпродольнойосисоплапонаправлениюквыходномусечениюсопла.34.Соплополюбомуизпп.1-3,отличающеесятем,чтонаружныеивнутренниестворкисоединенымеждусобойсосторонывыходногосечениясоплаупругойпластинойилишарнирносуплотнением,расположенныммеждустворками.4
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 15 items.
01.03.2019
№219.016.c914

Способ горячей штамповки полых изделий

Изобретение относится к области обработки металлов и может быть использовано при изготовлении изделий как с фланцами, так и без них из различных сплавов. Заготовку нагревают и подвергают деформированию в штампе. Отношение температуры заготовки к температуре штампа поддерживают в диапазоне от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002262408
Дата охранного документа: 20.10.2005
01.03.2019
№219.016.ca70

Способ нанесения полимерного покрытия на заготовку

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам нанесения полимерных покрытий на заготовки. Способ нанесения полимерного покрытия на заготовку, включающий выполнение, по меньшей мере, одного углубления на поверхности заготовки, укладку в него припоя и пайку упругодемпфирующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02235605
Дата охранного документа: 10.09.2004
01.03.2019
№219.016.caa2

Способ производства заготовок из порошков жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к производству заготовок из порошков жаропрочных никелевых сплавов, стойких к окислению при повышенных температурах и работающих в условиях тяжелого нагружения. Предложен способ производства спеченных заготовок из порошков жаропрочных никелевых сплавов. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02224622
Дата охранного документа: 27.02.2004
19.04.2019
№219.017.2bc4

Выходное устройство воздушно-реактивного двигателя с управляемым вектором тяги

Изобретение относится к воздушно-реактивным двигателям, в частности к эжекторным выходным устройствам воздушно-реактивных двигателей с управляемым вектором тяги. Выходное устройство воздушно-реактивного двигателя содержит сопло и расположенный за соплом эжектор. Эжектор содержит камеру и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002276740
Дата охранного документа: 20.05.2006
27.04.2019
№219.017.3ddb

Способ изготовления изделия с антифрикционным покрытием (варианты)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению изделий с антифрикционными покрытиями. В способе по первому варианту изготовления изделия с антифрикционным покрытием на поверхности изделия выполняют канавки, разграниченные стенками, наносят на нее полимерное покрытие с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002253767
Дата охранного документа: 10.06.2005
27.04.2019
№219.017.3de0

Устройство для изотермического деформирования

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изотермическом деформировании. Устройство содержит штамповый блок, нагревательное устройство и теплоизолирующий блок. Штамповый блок состоит из верхней и нижней опорных плит со смонтированными на них верхним и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002254197
Дата охранного документа: 20.06.2005
27.04.2019
№219.017.3de5

Ванна для гальванических производств

Изобретение относится к химическому оборудованию, применяемому в различных отраслях промышленности, а более конкретно к гальваническим ваннам. Ванна включает корпус из полимерных материалов с нагревательными элементами, при этом корпус выполнен многослойным из полимерных материалов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002252278
Дата охранного документа: 20.05.2005
27.04.2019
№219.017.3de8

Способ активного теплового неразрушающего контроля качества объекта

Изобретение относится к активному тепловому неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано для обнаружения внутренних дефектов в изделиях типа пластин, например, в лопатках авиационных газотурбинных двигателей. Способ включает проведение тепловизионной съемки поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02235993
Дата охранного документа: 10.09.2004
27.04.2019
№219.017.3ded

Смазка для обработки металлов давлением

Использование: при обработке металлов давлением, в частности при горячем выдавливании и холодной объемной штамповке. Смазка содержит в мас.%: графит коллоидный 18-22, металлический наполнитель 6-9, полиорганосилоксан остальное. Предпочтительно используют графит коллоидный с размерами частиц...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02232797
Дата охранного документа: 20.07.2004
27.04.2019
№219.017.3dee

Способ упрочнения керамических стержней

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье лопаток ГТД. Керамические стержни выдерживают в растворе связующего, имеющего следующий состав, мас.%: органическая смола 8-60, отвердитель 1,2-12, ацетон - остальное. Затем стержни сушат при температуре 5-35°С в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02232664
Дата охранного документа: 20.07.2004
Showing 1-2 of 2 items.
27.04.2019
№219.017.3de8

Способ активного теплового неразрушающего контроля качества объекта

Изобретение относится к активному тепловому неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано для обнаружения внутренних дефектов в изделиях типа пластин, например, в лопатках авиационных газотурбинных двигателей. Способ включает проведение тепловизионной съемки поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02235993
Дата охранного документа: 10.09.2004
09.06.2019
№219.017.78bf

Способ контроля пропускной способности сквозных внутренних каналов

Изобретение относится к области машиностроения. Способ включает нагрев изделия, пропускание через его каналы рабочей среды с температурой, неравной средней температуре нагрева изделия, и измерение поля температур на поверхности изделия во время пропускания рабочей среды через его каналы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02219531
Дата охранного документа: 20.12.2003
+ добавить свой РИД