Результат интеллектуальной деятельности: ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к турбореактивным двигателям с форсажной камерой и поворотным реактивным соплом, устанавливаемым на современных высокоманевренных самолетах и многофункциональных истребителях.

Известен турбореактивный двигатель с форсажной камерой и поворотным многорежимным осесимметричным реактивным соплом, содержащий очень сложную гидравлическую систему силового привода сопла, где в качестве рабочего тела используется любое гидравлическое масло. В ней используются спаренные, по схеме тандем, телескопические гидроцилиндры сложной конструкции для управления сверхзвуковой частью реактивного сопла и систему механической синхронизации кинематики подвижных частей(1).

Известен также турбореактивный двигатель, содержащий форсажную камеру и поворотное реактивное сопло с его гидравлической системой силового привода(2). Этот двигатель содержит не менее сложную, чем в прототипе (1), объединенную гидравлическую систему силового привода реактивного сопла и самолета, где также в качестве рабочего тела используется гидравлическое масло. Она имеет две группы силовых приводов,- по три гидроцилиндра в каждой, чередующихся между собой в окружном направлении, для раздельного и совместного управления дозвуковой и сверхзвуковой частями реактивного сопла для обеспечения работы двигателя высокоманевренного многофункционального самолета, путем перемещения пояса сверхзвуковых створок в радиальном и тангенциальном направлениях на режимах с изменяемым направлением вектора тяги. Эта конструкция также имеет сложную систему гидравлического привода, автоматику управления и контроля работы поворотного сопла и, как показывают международные авиационные экспозиции и салоны, на протяжении последних лет такие технические решения до сих пор не имеют надежно работающих летных образцов авиационной техники. Во многом это связано с тем, что нарушение герметичности объединенной системы управления соплом и самолетом может привести к нарушению управляемости летательного аппарата.

Задачей изобретения является повышение надежности гидравлической системы управления самолетом и силового привода управления поворотным соплом за счет разъединения этих гидравлических систем двигателя и самолета путем использования в качестве рабочего тела гидравлической системы силового привода поворотного сопла - топлива, используемого в двигателе.

Указанная задача достигается тем, что в турбореактивном двигателе, содержащем форсажную камеру и поворотное реактивное сопло с его гидравлической системой силового привода, в этом двигателе в качестве рабочего тела гидравлической системы силового привода поворотного сопла выбрано топливо, для чего эта гидравлическая система через электрогидродинамический регулятор-преобразователь, закрепленный на двигателе, сообщена с топливной системой двигателя, при этом управляющие элементы электрогидродинамического регулятора-преобразователя электрически связаны с системой дистанционного управления поворотом сопла, и гидравлически с полостями прямого и обратного хода гидроцилиндров силового привода поворота сопла, а топливный насос снабжен электроклапаном, электрически связанным с системой дистанционного управления поворотом сопла.

Кроме того, управляющие элементы электрогидродинамического регулятора и корпус поворотного сопла кинематически связаны между собой механической обратной связью.

Новым здесь является то, что в качестве рабочего тела гидравлической системы силового привода поворотного сопла выбрано топливо, для чего эта гидравлическая система через электрогидродинамический регулятор-преобразователь, закрепленный на двигателе, и сообщена с топливной системой двигателя, при этом управляющие элементы электрогидродинамического регулятора-преобразователя электрически связаны с системой дистанционного управления поворотом сопла и гидравлически с полостями прямого и обратного хода гидроцилиндров силового привода поворота сопла, а топливный насос снабжен электроклапаном, электрически связанным с системой дистанционного управления поворотом сопла.

При этом управляющие элементы электрогидродинамического регулятора и корпус поворотного сопла могут быть кинематически связаны между собой механической обратной связью.

Выбрав в качестве рабочего тела гидравлической системы силового привода поворотного сопла топливо, мы получаем возможность разделить гидравлическую систему силового привода поворотного сопла и гидравлическую систему управления самолетом, для чего гидравлическая система управления соплом через электрогидродинамический регулятор-преобразователь, закрепленный на двигателе, сообщена с топливной системой двигателя.

Соединив управляющие элементы электрогидродинамического регулятора-преобразователя - электрически с системой дистанционного управления поворотом сопла, - а гидравлически с полостями прямого и обратного хода гидроцилиндров силового привода поворота сопла, соединенных с топливной системой двигателя, мы получаем возможность повысить надежность гидравлической системы управления самолетом и гидравлической системы управления приводом поворотного сопла.

Снабдив топливный насос электроклапаном, электрически связанным с системой дистанционного управления поворотом сопла, мы получаем возможность на время управления поворотным реактивным соплом стабилизировать давление рабочей жидкости, подаваемое от топливного насоса на поворот сопла даже при запуске двигателя и на режимах, близких к малому газу. Это делается с помощью электроклапана, который по команде от системы дистанционного управления поворотным соплом устанавливает определенное, наперед заданное значение давления жидкости, что позволяет повысить запасы устойчивой работы привода.

Стабилизация давления топлива, как рабочего тела подводимого к системе управления поворотным реактивным соплом, на время работы системы управления поворотом реактивного сопла по электрической команде путем установки и поддержания определенного наперед заданного значения, обеспечивающего как преодоление газодинамического сопротивления, так и сил трения в поворотном устройстве, обеспечивая при этом постоянство динамических характеристик привода, а следовательно, запасов устойчивости.

Выполнив управляющие элементы электрогидродинамического регулятора и корпус поворотного сопла кинематически связанными между собой механической обратной связью, мы получаем возможность надежно и эффективно управлять поворотным соплом во всем диапазоне рабочих условий и, что особенно важно, при выходе из строя электрической связи между управляющими элементами электрогидродинамического регулятора-преобразователя и системой дистанционного управления поворотом сопла.

На чертеже показан турбореактивный двигатель с форсажной камерой и поворотным реактивным соплом со схемой силового привода и управления поворотным соплом.

Турбореактивный двигатель 1 содержит компрессор 2, основную камеру сгорания 3, турбину 4, форсажную камеру 5 и поворотное сопло 6 с охлаждаемыми стенками 7, имеющее возможность поворачиваться вокруг оси 8 на заданный угол ± α^°. На корпусе 9 турбореактивного двигателя 1 закреплен электрогидродинамический регулятор 10 с управляющими элементами 11, соединенными с корпусом поворотного сопла 12 при помощи механической обратной связи 13. На корпусе форсажной камеры 5 шарнирно закреплены гидроцилиндры 14 с поршнями и штоками 15, шарнирно закрепленными 16 с корпусом поворотного сопла 12 силового привода 17, имеющими полость прямого хода 18 и полость обратного хода 19, соединенными трубопроводами 20 и 21 с электрогидродинамическим регулятором 10, электрически соединенным проводами 22 и 23 с системой дистанционного управления 24 поворотного сопла 6 и топливным плунжерным насосом 25, а трубопроводом 26 - с топливным плунжерным насосом 25 штатной топливной системы 27 двигателя 1. Топливный насос 25 снабжен электроклапаном 28, электрически связанным проводом 23 с системой дистанционного управления 24.

При работе турбореактивного двигателя 1 на земле при опробовании перед взлетом или в полете самолета при необходимости отклонения направления вектора тяги в плоскости качания поворотного сопла 6 вокруг оси 8 на заданный угол ± α^°, по команде на поворот от системы дистанционного управления 24 по проводам 22 и 23 электрический сигнал управления поступает на электрогидродинамический регулятор 10, закрепленный на турбореактивном двигателе 1, и топливный плунжерный насос 25 штатной топливной системы 27. При этом топливный плунжерный насос 25 перестраивается на поддержание за ним определенного, наперед заданного значения давления, например 100 атм, и стабилизирует его на время работы системы управления поворотом сопла 6. Далее топливо высокого давления по трубопроводу 26 поступает на вход в электрогидродинамический регулятор 10, где преобразуется в командное давление топлива, которое по трубопроводам 20 или 21 поступает в полости прямого хода 18 или обратного хода 19 соответственно и поворачивает поворотное сопло 6 вокруг оси 8 в необходимом направлении. При этом управляющие элементы 11 электрогидродинамического регулятора 10 шарнирно соединены механической обратной связью 13 с корпусом поворотного сопла 12 и отслеживают динамику перемещений поворотного сопла 6, обеспечивая безаварийную эксплуатацию турбореактивного двигателя во всем диапазоне рабочих условий.

Источники информации:
1. ЕР N 0704615, F 02 К 1/15, опубл. 1996 г.

2. Заявка PCT WO 98/16732, F 02 K 1/15, опубл. 1998 г.