Всеракурсное реактивное сопло турбореактивного двигателя. Сопла реактивных двигателей


Реактивное сопло древних мудрецов и современная авиация. Полеты богов и людей

Реактивное сопло древних мудрецов и современная авиация

На древнеиндийском языке санскрите до нас дошло еще одно письменное сообщение, которое тоже повествует о воздушных полетах «огненных колесниц». От известных описаний его отличает некоторая разница в местоположении на летательном аппарате реактивных труб взлета и посадки. Если следовать тексту дословно, то получается что все восемь «труб» на нем располагались кучно под фюзеляжем. О крыльях текст умалчивает. Приводим его полностью: «Посредине корабля тяжелый металлический ящик является источником силы. В начале путешествия открывались отверстия восьми смотревших вниз труб, а верхние задвижки труб были закрыты. Ток с силой вырывался и ударялся в землю, поднимая тем самым корабль вверх. Когда же он взлетал достаточно, смотрящие вниз трубы прикрывали до половины, чтобы можно было висеть в воздухе не падая. Тогда большую часть тока направляли в кормовую трубу, чтобы он вылетал, толкая тем самым корабль освобожденной силой»/9/. В известный список желательного умолчания подробностей об устройстве летательных аппаратов дополнительно внесены ртуть и крылья. Возможно, древний информатор имел какое-то отношение к созданию летательных аппаратов. На изображениях виман засекречивался именно двигатель с соплами. Их на рисунках с изображением летательных аппаратов вымарывали, а крыльевую этажерку со многими подробностями оставляли. Устройство труб-сопел, с помощью которых создавались подъемная и маршевая тяги, с точки зрения древних инженеров, и было тем новшеством, секретом или фантастическим техническим прорывом, знание которого давало посвященному неоспоримую силу. По конструктивному исполнению этих узлов, видимо, по этой причине, остаются одни вопросы. Обратимся к идеям немецкого инженера В. Фолькрада. В журнале «Техника — молодежи» тридцатилетней давности в статье С. Николаева «Бронзовый век паровых машин» приведена прорисовка (рис. 3, п. а) непонятного изображения на каменной стеле из Перу. Прорисовку С. Николаев предваряет словами В. Фолькрада, в которых тот дает свое техническое видение древнего рисунка.

Рис. 3. «…Схема паровой машины бронзового века, на которой люди могли летать».

а — прорисовка каменной стелы из Перу. Верхняя часть стелы каким-то образом технически объединена с родом Химеры и поэтому инженерами была оставлена без внимания,

в — то же изображение, переосмысленное инженерами, как «робот у трона богов». Верхняя часть стелы оставлена без внимания.

1 — узел № 1 — «чашечка» — сопло Лаваля

По его мнению, перед нами «… схема паровой машины бронзового века, на которой люди могли летать». Действительно, на технический лад в рисунке не могут не настраивать наши старые знакомые змейки-стрелки. От срединной части изображения они дружно разбегаются на периферию к «кудряшкам», в которых потом каким-то образом и скрываются. Центральная часть изображения представляет собой многофигурный столбик из пригнанных друг к другу «чашечек и розеточек». По центральному отверстию набора вдоль его осевой линии скользят парами «змейки». Они появляются из отверстия переменного сечения внутри набора, проходят какую-то расширяющуюся узость, разбегаются в стороны, исчезают и вновь появляются. В конце изображения эта пара змеек выныривает из центрального отверстия и в компании себе подобных разбегается на свободу в окружающий воздух. Следуя букве текста, где приводится притча из Ветхого Завета, С. Николаев предлагает идентифицировать эту загадочную резьбу по камню с одним из необычных фигурантов этой притчи. А именно с одним из роботоподобных, по его мнению, стражей перед тронами богов (рис. 3, п. «в»). Эти роботы, по его версии, могли сражаться и даже подниматься в воздух. Текст Ветхого Завета, который он приводит в доказательство своей гипотезы, гласит.»… стражи перед тронами богов служили и тягловой силой у колесницы пророка Иезекииля». По мнению С. Николаева, «роботы» были способны «размахивать мечами, расправлять крылья, и при этом вокруг них распространялись пар и дым, раздавалось густое гудение, слышались раскаты грома». Не затрагивая вопросов правдоподобности и заблуждений версии, которая поверхностно касается сложных тем веры, воспользуемся четко выполненной автором проработкой рисунка, изображенного на стеле. Выделенные им узлы и детали напоминают, на наш взгляд, не работающих силой пара роботов, а сопла реактивных двигателей. Сопла современных реактивных двигателей (рис. 4), которые часто называют соплами Лаваля, представляют собой, как известно, геометрически плавно изменяющиеся каналы, площадь сечения которых в начале уменьшается, а затем увеличивается. Самая узкая часть этого канала называется горловиной. Скорость течения газов в сопле под воздействием геометрии канала увеличивается, а давление и температура газов снижаются. На выходе из сопла давление скоростного потока газов становится близким к давлению окружающего воздуха. При этом тяга, развиваемая ракетным двигателем, достигает максимально возможной величины/10/. Эжекция, по Т. Б. Кочеткову, основное свойство газовой струи. В 1932 году немецкий инженер Корт для увеличения тяги своей ракеты с жидкостным двигателем предложил перед сверхзвуковым реактивным соплом (рис. 4) дополнительно установить несколько насадок, которые позволяли бы полнее использовать эжектирующий эффект реактивной газовой струи. Насадки должны были способствовать многократному вовлечению в поток истекающей из камеры сгорания газовой струи дополнительных масс воздуха. Смешиваясь с газовой струей, выходящей из камеры сгорания реактивного двигателя, эжектируемая воздушная масса шла на увеличение силы тяги/11/. Как известно, тяга — это мощность реактивного двигателя. Подмена термина мощности на термин — «тяга» объясняется обычно тем, что при испытаниях реактивных двигателей их закрепляют на испытательном стенде, и поэтому его «тяга» со стенда может быть легко замерена с большой точностью. Но вернемся к «паровой машине бронзового века».

Рис. 4 Сопла реактивных двигателей

Вынесем из «Схемы паровой машины…», п. «в», на наш взгляд, основной в сооружении узел под номером один, который ранее для простоты восприятия назвали «чашечкой». Поместим «узел один» возле ракеты инженера Корта с обеих ее сторон (рис 5). По нашему мнению, внутренняя конфигурация «чашечки» представляет собой вполне узнаваемое сопло Лаваля. Внутренняя полость сопла Лаваля «представляет геометрически плавно изменяющийся канал, площадь сечения которого вначале уменьшается, а затем увеличивается». Четко идентифицируется и самая узкая часть «чашечки» — ее горловина. Скорость протекаемых внутри «древнего сопла Лаваля» под давлением газов или паров под воздействием подобной геометрии сопла должна увеличиваться, а температура и их давление уменьшаться. Если сравнить «древнее сопло Лаваля» с соплами реактивных двигателей (рис. 4), то можно заметить, что оно не противоречит конфигураци и как звукового, так и сверхзвукового сопел. Если обратимся к ракете Корта, то обнаружим, что древние сопла, как и насадки Корта, располагаются друг за другом, т. е. каскадом. Переусложненный деталями древний каскад в чем-то подобен каскаду Корта и, видимо, был способен оправдывать свое предназначение служить для вовлечения в поток ртутных паров дополнительных масс атмосферного воздуха По нашему мнению, вполне корректно будет звучать предположение, что агрегат, изображенный на схеме, пункт «а», несмотря на непривычность для нашего глаза объединения человекообразной химеры с техническим агрегатом, — это, вне всякого сомнения, своеобразно поданный жидкостной двигатель реактивного действия. Он состоит из котла-генератора высокотемпературных ртутных паров и каскада сопел Лаваля с насадками-розеточками для эжекции окружающего воздуха с целью увеличения тяги.

Рис. 5. Реактивное сопло Лаваля доисторического реактивного двигателя.

а — черным цветом выделено движение потока газов внутри сопла;

в — ракета с насадками инженера Корта 1932 г.;

с — черным цветом выделены конструкция и способ крепления сопла с показом геометрии сопла, внутри которого изменяется скорость движения газов

При своем движении внутри агрегата (рис. 3, п. а) пары и газы не совершают никакой работы. Они не перемещают поршни, не вращают роторы турбин, не работают в каких-то пусть доисторических, но теплообменниках. После прохождения через каскад сопел они истекают в атмосферу. «Паровая машина бронзового века», как и ракета Корта, представляет собой устройство для увеличения тяги реактивной ртутной струи, которую генерирует паровой котел. Перед нами (рис. 6) пусть своеобразная, но вполне узнаваемая авиационная «эжекторная камера» древности.

Рис. 6. Эжекторные камеры древности,

а — сопла взлета и посадки (эжекторные камеры) аэрофуги;

в — реактивный двигатель из Чавин де Хуантар вкупе с «эжекторной камерой»;

с — сопла взлета и посадки (эжекторные камеры) аэрофуги из Чавин де Хуантар

Американский физик Ричард Филипс Фейнман однажды высказал следующую мысль: «Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные знания вдруг оказались уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это атомная гипотеза- все тела состоят из атомов — маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе, как можно убедиться, содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и чуть соображения»/12/. Если попробовать продолжить мысль Р. Ф. Фейнмана применительно к зашифрованному подтексту каменных стел и плит, то в информационном плане их содержание, пожалуй, можно было бы выразить словами мюнхенского механика Румфорда, который занимался сверлением пушечных стволов: «Теплота есть движение». Иными словами, он сказал, что теплота — это некое свойство самого вещества/13/. Древним совсем не обязательно было знать природу теплоты, но для практических целей механики полета все же, видимо, необходимо было иметь некоторое представление о единицах измерения теплоты и хотя бы в приближенном виде — соотношение между теплотой и механической энергией. Экспериментальным путем в 1843 году это соотношение в Европе получил Джоуль. В его честь названа единица энергии — джоуль.

Чтобы легче ориентироваться в том, над чем поработала мысль создателей древних летательных аппаратов вертикального взлета и посадки (ВВП), ознакомимся с более близкими и понятными для нас решениями аналогичной проблемы в наши дни. По Г. А. Никитину и Е. Л. Баканову, обычно вертикальная тяга на проектах современных самолетов ВВП осуществляется при помощи реактивного двигателя с агрегатами усиления тяги или с дополнительными подъемными двигателями. На самолетах с единой силовой установкой один и тот же двигатель (рис. 7) создает вертикальную и горизонтальную тяги. У самолетов с составной установкой (рис. 8) для вертикального взлета предназначены подъемные, а горизонтального полета — маршевые двигатели. Подъемные двигатели имеют вертикально, а маршевые — горизонтально расположенные оси. Более подробно рассмотрим проект самолета с турбовентиляторными агрегатами вертикального взлета (рис 9). Наглядность и взаимная гармония работы, выполняемой агрегатами при взлете самолета, высвечивают задачи, подобные тем, которые решали при осуществлении вертикального взлета и древние пилоты. При взлете маршевые турбореактивные двигатели выполняют роль газогенераторов. После выхода из работающего двигателя газы, в центральной части фюзеляжа, попадают в эжекторные устройства, где подпитываются дополнительной массой атмосферного воздуха. Затем направляются в крыльевые вентиляторы с газотурбинным приводом. Крыльевые вентиляторы создают вертикальную тягу, которая обеспечивает вертикальный взлет и зависание над землей. Передний вентилятор в этот период полета обеспечивает продольное равновесие В переходный период от зависания к полету в горизонтальной плоскости аэродинамические силы еще отсутствуют или малы. Вентиляторы какое-то время продолжают обеспечивать устойчивость и управляемость, а затем по мере нарастания скорости полета в действие вступают аэродинамические рули. Без особых объяснений понятна в работе и схема (рис. 7) самолета ВВП с единой силовой установкой. Сложнее компоновочная схема самолета с составной силовой установкой. Она состоит из маршевого двигателя горизонтального полета и разнесенных по длине и ширине фюзеляжа (рис. 8) реактивных двигателей вертикального взлета.

Рис. 7. Самолет ВВП с единой силовой установкой

Рис. 8. Самолет ВВП с составной силовой установкой

Двигатели вертикального взлета на верхней и нижней поверхностях фюзеляжа закрываются створками. Маршевые двигатели могут быть задействованы как в периоды вертикального взлета и посадки, так и в режиме зависания/14/. Идея создания летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой вначале была реализована в виде вертолета. По Н. В. Якубовичу, создание же самолета с аналогичными свойствами сдвинулось с мертвой точки лишь после появления турбореактивных двигателей. В 1947 году инженер К. В. Шуликов получил одно из первых авторских свидетельств на свое изобретение в этом направлении. Суть изобретения заключалась в предложении использовать поворотное сопло ТРД Лишь через 20 лет ОКБ им А. С. Яковлева смогло перейти от идей и стендовых моделей к реальной машине — самолету ВВП. У серийного отечественного самолета ЯК-141 имеется один двухконтурный подъемно-маршевый двигатель (рис. 10) и два подъемных.

Рис. 9. Компоновочная схема самолета ВВП с турбовентиляторными агрегатами:

1 — турбореактивные двигатели; 2 — турбовентиляторы

Рис. 10. ЯК-141

По-прежнему, как и в 1947 году, главной особенностью подъемно-маршевого двигателя является его сопло. Оно поворачивается на 95 градусов, что позволяет осуществлять вертикальный взлет и сокращать предпосадочную дистанцию. Этот момент чрезвычайно важен для самолетов, базирующихся на авианосцах.

Из зарубежных самолетов ВВП подобным свойством обладает разработанный Англией и США проект «Хариер»/15/.

В свете того, какие усилия были затрачены в XX веке на создание боевых самолетов ВВП, которые увенчались успехом лишь при применении новейших технологий, достижения древних авиационных специалистов по созданию летательных аппаратов ВВП достойны быть признанны непреходящей ценностью. Камень, который был использован как материал для передачи потомкам феноменальною достижения древней изобретательской мысли, при малой информативности, больших затратах времени и сил сумел вопреки всем бедствиям и катаклизмам передать в будущее вверенное ему послание.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

history.wikireading.ru

Выходные устройства. Процесс истечения газа из реактивного сопла

Выходные устройства должны обеспечивать глушение шума.

Требования: максимальное превращение тепловой (потенциальной энергии) в кинетическую и создание максимального импульса тяги с минимальными потерями на всех режимах; обеспечение эффективного регулирования в соответствии с продолжительными режимами полета; обеспечение регулирование величины и направления вектора тяги в широком диапазоне векторной тяги; эффективное глушение шума.

Системы выпуска предназначены для преобразования потенциальной энергии газового потока в кинетическую, для отвода газов в атмосферу, а также для защиты от нагрева элементов конструкции летательного аппарата, находящихся в зоне расположения двигателя.

Эти системы могут быть дозвуковые или сверхзвуковые, с регулируемым или нерегулируемым реактивным соплом, с форсажной камерой или без нее.

Основной частью системы является выходное устройство, состоящее из выпускной трубы и реактивного насадка. На некоторых типах двигателей имеются системы реверсирования тяги и шумоглушители. Если двигатель размещен в передней части гондолы в передней или средней части фюзеляжа, то между двигателем и реактивным соплом устанавливают удлинительную трубу.

Конструктивно система выпуска состоит из следующих основных элементов (рисунок 2.1): выпускной трубы, внутреннего конуса, стоек, удлинительной трубы, реактивного сопла и тепловой защиты.

Выпускная труба при помощи фланцев крепится к корпусу турбины и выполняется чаще всего в виде усеченного конуса, который в сочетании с внутренним конусом образует слегка расширяющийся канал.

Длина выпускной трубы берется по возможности меньшей: обычно L = (0,9–1,3)D.

Если в системе выпуска имеется удлинительная труба, то диа­метр ее нужно подбирать таким, чтобы скорость газов в ней не превышала 150–200 м/сек.

Внутренний конус служит для предотвращения резкого расшире­ния газа за турбиной (для плавного преобразования кольцевого потока на выходе из турбины в сплошной поток за внутренним конусом). Угол у вершины внутреннего конуса α = 35–50°.

Стойки соединяют внутренний конус с выпускной трубой и спрямляют закрученный в рабочем колесе турбины воздушный поток. Если закрутка потока за турбиной значительна, то и стойки имеют закрутку, а также возрастает их ширина и количество.

Если двигатель не имеет форсажа, а число М полета не превышает 1,5–1,7, то площадь реактивного сопла по длине уменьшается. Диаметр D реактивного сопла определяют на основе газодинамического расчета, а длина сопла L = (0,2–0,4)D. При движении газов по реактивному соплу малые потери получаются при угле конусности β = 10–12°.

Элементы конструкции систем выпуска работают в условиях высоких температур и омываются химически активными газами. Температура вытекающих газов достигает 700°С и выше, а при наличии форсажных камер – 1600–1800° С. Давление при этом равно 0,2–0,25 МН/м2. Поэтому элементы систем выпуска изготовляют из жаропрочных сталей ЭИ-402, Я1T, сплавов ЭИ-435 и др. Тепловую изоляцию стенок удлинительной трубы обеспечивают при помощи асбеста или воздушной прослойки, омывающей трубу.

Для уменьшения потерь и получения оптимальных характеристик двигателя необходимо иметь прямые выпускные трубы, так как изогнутые увеличивают потери тяги на выходе. Установка удлинительных труб снижает тягу и повышает вес и расход топлива. Для ТВД считают, что потеря тяги из-за установки удлинительных труб составляет 0,3% на один калибр удлинительной трубы ( = l).

Площадь сечения удлинительной трубы выбирают такой же, как и площадь реактивной трубы двигателя без насадки. Применение удлинительных труб усложняет конструкцию самолета. В этом случае требуется постановка дополнительных узлов крепления и обеспечение сохранения допустимых температур вокруг удлинительной трубы.

Необходимую температуру поддерживают при помощи тепловой изоляции горячих поверхностей и охлаждения. Температура элементов конструкции вокруг удлинительной трубы должна быть меньше 140°С на всех режимах полета и при любых атмосферных условиях. В то же время охлаждение не должно приводить к резкому снижению температуры вытекающих газов вдоль трубы, так как это может привести к значительной потере тяги.

Наибольшие трудности при охлаждении удлинительной трубы встре­чаются при работе двигателя на земле, когда нет обдувки трубы встречным воздухом, и при полете со сверхзвуковыми скоростями, когда возможен нагрев конструкции вследствие торможения воздушного потока. Для снижения температуры удлинительных труб при работе дви­гателя на месте используют эффект эжекции или разрежение. В первом случае кожух удлинительной трубы выходит за реактивный насадок, во втором – реактивный насадок за пределы кожуха удлинительной трубы.

Удлинительные трубы должны быть прямолинейными и малой длины, чтобы иметь малое гидравлическое сопротивление. Исключение составляют удлинительные трубы ТВД. Так как скорость выхода газов из этих двигателей небольшая, то можно иметь кривые выпускные каналы, но обязательно гладкие.

Выпускные каналы могут влиять на характеристики устойчивости и управляемости из-за того, что оси входа воздуха в двигатель и выхода струи не совпадают, или из-за того, что меняется картина обтекания хвостового оперения вследствие воздействия вытекающих газов. Кроме того, система выпуска не должна влиять на характеристики двигателя при запуске.

Более сложные конструкции представляют собой системы выпуска двигателей для сверхзвуковых летательных аппаратов. С увеличением скорости полета возрастает степень сжатия, вследствие чего при прочих неизменных условиях повышается полное давление за турбиной. На больших скоростях полета перепад давлений в реактивном сопле становится сверхкритическим. Потери удельной тяги становятся заметными, начиная со скорости полета, соответствующей числу М = 1,5–1,6, и быстро возрастают с увеличением числа М.

Поэтому для ТРД, предназначенных для сверхзвуковых летательных аппаратов, необходимо применять не простые расширяющиеся сопла, а сверхзвуковые, что при сверхкритических перепадах давлений и заданном значении температуры газов за турбиной увеличивает удельную тягу и уменьшает расход топлива.

 

При больших сверхзвуковых скоростях полета выгодно применять сверхзвуковое реактивное сопло с малым уширением, не обеспечивающем на расчетных высоте и скорости полета полного расширения. Это при небольшом падении тяги значительно уменьшает длину и вес сопла, а также диаметр, что существенно снижает сопротивление силовой установки.

Нормальная устойчивая работа сопла на всех режимах полета достигается применением регулируемого сопла, обеспечивающего полное или близкое к полному расширение газа с наименьшими потерями. Для этого необходимо регулировать уширение сопла в соответствии с изменением условий эксплуатации двигателя.

Изменение площади выходного и критического сечений сверхзвукового реактивного сопла может быть получено путем перемещения внутренней иглы, поворотом створок, образующих стенки сопла, перемещением внутренней иглы и поворотом створок, поворотом створок и вдуванием воздуха для изменения площади критического сечения и другими способами.

Применение регулируемых сопел увеличивает вес, усложняет конструкцию и требует использования систем управления.

Часто в системе выпуска устанавливают форсажную камеру, в которой за счет сжигания топлива повышается теплосодержание воздуха, увеличиваются скорость истечения и тяга двигателя.

Основными элементами этой камеры являются диффузор, стабилизатор пламени, собственно камера сгорания, устройство для впрыска и воспламенения топлива и реактивное сопло.

Организация устойчивого горения в форсажной камере возможна только в случае уменьшения скорости воздуха на входе в нее до 120–200 м/сек. С этой целью применяют диффузор. В нем размещают стабилизатор пламени, который создает зоны обратных воздушных потоков, обеспечивающих устойчивое горение. Перед стабилизаторами на специальных топливных коллекторах устанавливают форсунки центробежного типа, равномерно расположенные по периметру стабилизатора и обращенные навстречу набегающему потоку. Число форсунок берется большим (до 200 шт).

Уменьшение скорости потока только одним диффузором нецелесообразно, так как увеличиваются габариты самого диффузора. Форсажная камера имеет регулируемое сопло (дозвуковое или сверхзвуковое). Створки сопла раскрываются при включении форсажа и закрываются при включении. Открытие должно быть достаточно быстрым для предотвращения повышения температуры газов за турбиной и перегрева лопаток. Закрытие рекомендуется производить медленнее. Управление створками и подачу топлива необходимо сблокировать для прекращения подачи топлива при отказе системы управления створками.

Все элементы форсажной камеры изготовляют из жаропрочных материалов. Наружные поверхности охлаждают воздухом, а внутренние покрывают специальной эмалью.

Похожие статьи:

poznayka.org

Сопло реактивного двигателя твердого топлива

Предлагаемое изобретение относится к ракетной технике, а именно к ракетным двигателям твердого топлива и предназначено для использования в ракетных двигателях реактивных снарядов, запускаемых из трубчатых направляющих, в том числе реактивных снарядов систем залпового огня. Сопло ракетного двигателя твердого топлива содержит дозвуковую часть, сверхзвуковую часть, вкладыш в критическом сечении сопла и кольцевой уступ из сгорающего материала. Кольцевой уступ выполнен в виде осесимметричной втулки, размещенной на сверхзвуковой части сопла на расстоянии от критического сечения сопла, равном 0,1...0,3 диаметра критического сечения сопла. Минимальный внутренний диаметр втулки равен 0,85...0,98 диаметра сопла в месте установки кольцевого уступа. Торцевая поверхность втулки, обращенная к критическому сечению сопла, выполнена содержащей цилиндрический участок и участок, перпендикулярный оси сопла. Изобретение позволяет уменьшить воздействие конденсированной фазы в продуктах сгорания на направляющую реактивного снаряда. 1 ил.

 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ), и предназначено для использования в ракетных двигателях реактивных снарядов, запускаемых из трубчатых направляющих, в том числе реактивных снарядов систем залпового огня.

Повышение эффективности функционирования ракетных двигателей неразрывно связано с совершенствованием их сопел.

Известно сопло ракетного двигателя, конструкция которого включает дозвуковую часть, сверхзвуковую часть в вкладыш в области критического сечения, обеспечивающее высокую эффективность функционирования РДТТ (см., например, сопло РДТТ космического аппарата «Спейс шаттл»; И.Х.Фахрутдинов, А.В.Котельников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. - М., Машиностроение, 1989 г., рис.6.8, стр.137).

Задачей данного технического решения явилась разработка конструкции сопла с высокой эффективностью (минимизация потерь, обеспечение надежности работы и т.д.).

Общими признаками с предлагаемым соплом является наличие в нем дозвуковой части, сверхзвуковой части и вкладыша в области критического сечения.

Однако приведенная конструкция сопла оказывается недостаточно эффективной при использовании в современных РДТТ с топливами с высоким содержанием алюминия реактивных снарядов, запускаемых из трубчатых направляющих.

Продукты сгорания таких топлив содержат большое количество (до 40 массовых процентов) конденсированной фазы, которая при движении реактивного снаряда по направляющей осаждается на внутренней поверхности направляющей, а также вызывает интенсивное разрушение (ввиду высоких скоростей движения) элементов пусковых установок, например контактных групп.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является сопло, содержащее дозвуковую и сверхзвуковую части, вкладыш в области критического сечения и кольцевой уступ в дозвуковой части сопла, выгорающий в течение работы РДТТ (см. патент США №3320142, кл. 239-265.15, опубл. в 1972 г.), принятое за прототип.

Как видно из этого технического решения, в сопле установлен кольцевой уступ, задерживающий определенное количество частиц конденсированной фазы.

Принятое за прототип сопло функционирует следующим образом. После зажигания заряда частицы конденсированной фазы вместе с газовым потоком движутся по соплу. При обтекании кольцевого уступа газовым потоком частицы оседают на его поверхности вследствие своей инерционности, чем снижается количество частиц, истекающих из РДТТ, взаимодействующих с направляющей при движении реактивного снаряда в направляющей. Однако при создании РДТТ с современными высоко энергетическими топливами с высоким содержанием алюминия, а соответственно и конденсированной фазы, была установлена низкая эффективность данного технического решения, что обусловлено незакономерностью процесса осаждения частиц.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось создание конструкции сопла с устройством для снижения содержания конденсированной фазы в продуктах сгорания в начальный период работы РДТТ при движении реактивного снаряда по направляющей.

Общими признаками с предлагаемым авторами устройством является наличие в сопле дозвуковой и сверхзвуковой частей, вкладыша в критическом сечении сопла и кольцевого уступа.

В отличие от прототипа, в предлагаемом авторами сопле кольцевой уступ выполнен в виде осесимметричной втулки, размещенной на сверхзвуковой части сопла на расстоянии (0,1...0,3)dкр от критического сечения сопла с минимальным внутренним диаметром, равным (0,85...0,98)dc, а торцевая поверхность втулки, обращенная к критическому сечению сопла, выполнена содержащей цилиндрический участок и участок, перпендикулярный оси сопла, где dкр - диаметр критического сечения сопла, dc - диаметр сопла в месте установки кольцевого уступа.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения явилась разработка сопла с уменьшенным воздействием конденсированной фазы в продуктах сгорания на направляющую.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном сопле, содержащем дозвуковую часть, сверхзвуковую часть, вкладыш в критическом сечении сопла и кольцевой уступ из сгорающего материала, особенность заключается в том, что в нем кольцевой уступ выполнен в виде осесимметричной втулки, размещенной на сверхзвуковой части сопла на расстоянии (0,1...0,3)dкр от критического сечения сопла, с минимальным внутренним диаметром, равным (0,85...0,98)dc, а торцевая поверхность втулки, обращенная к критическому сечению сопла, выполнена содержащей цилиндрический участок и участок, перпендикулярный оси сопла.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:

- выполнения кольцевого уступа в виде осесимметричной втулки с минимальным внутренним диаметром, равным (0,85...0,98)dc обеспечить формирование струи продуктов сгорания, истекающей из сопла, с максимальной концентрацией конденсированных частиц в области, прилегающей к оси струи с диаметром, равным диаметру втулки, чем резко снижается воздействие конденсированной фазы на направляющую. При увеличении минимального внутреннего диаметра свыше 0,98 dc обеспечить формирование струи продуктов сгорания, истекающей из сопла, с максимальной концентрацией конденсированных частиц в области, прилегающей к оси струи с диаметром, равным диаметру втулки, чем резко снижается воздействие конденсированной фазы на направляющую. При увеличении минимального внутреннего диаметра свыше 0,98 dc достигаемый эффект снижается вследствие движения периферийных частиц вдоль образующей сверхзвуковой части сопла. При уменьшении указанного диаметра, менее 0,85 dc, существенно увеличивается давление в РДТТ, превосходя допустимые значения;

- размещения втулки на сверхзвуковой части сопла на расстоянии (0,1...0,3)dкр от критического сечения сопла обеспечить минимизацию газодинамических потерь и теплового воздействия газового потока на стенку сопла на участке газового тракта, ограниченного сечениями, проходящими через критическое сечение и отверстие втулки. При уменьшении указанного расстояния, менее 0,1 dкр, увеличиваются газодинамические потери и давление в РДТТ за счет практически скачкообразного в этом случае изменения проходного сечения канала. При увеличении указанного расстояния свыше 0,3 dkp на рассматриваемом участке газового тракта в области, прилегающей к стенке сопла, образуется рециркуляционная зона, что приводит к увеличению локального коэффициента теплоотдачи в несколько раз и нарушению расчетного режима функционирования вкладыша и теплозащитного покрытия;

- выполнение торцевой поверхности втулки, обращенной к критическому сечению сопла, содержащей цилиндрический участок и участок, перпендикулярный оси сопла, обеспечить формирование вихревого течения продуктов сгорания в области перехода цилиндрического участка к участку, перпендикулярному оси сопла, с резкой интенсификацией теплообмена, что обеспечивает сгорание втулки за время движения реактивного снаряда по направляющей (0,3-0,5 сек).

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизны".

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в том, что в сопле, содержащем дозвуковую часть, сверхзвуковую часть, вкладыш в критическом сечении сопла и кольцевой уступ из сгорающего материала, согласно изобретению кольцевой уступ выполнен в виде осесимметричной втулки, размещенной на сверхзвуковой части сопла на расстоянии (0,1...0,3)dкр от критического сечения сопла, с минимальным внутренним диаметром, равным (0,85...0,98)dc, а торцевая поверхность втулки, обращенная к критическому сечению сопла, выполнена содержащей цилиндрический участок и участок, перпендикулярный оси сопла.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено предлагаемое сопло с частичным вырезом.

Предлагаемое сопло содержит дозвуковую часть 1, сверхзвуковую часть 2, вкладыш в критическом сечении 3, кольцевой уступ 4

Кольцевой уступ 4 выполнен в виде осесимметричной втулки, размещенной на сверхзвуковой части сопла 2 на расстоянии (0,1...0,3)dкр от критического сечения сопла, с минимальным внутренним диаметром, равным (0,85...0,98)dc, а торцевая поверхность втулки, обращенная к критическому сечению сопла, выполнена содержащей цилиндрический участок и участок, перпендикулярный оси сопла.

Предложенное сопло функционирует следующим образом.

При истечении продуктов сгорания из дозвуковой области сопла 1 поток обтекает вкладыш 3, кольцевой уступ 4 и сверзвуковую часть сопла 2. При прохождении потоком отверстия кольцевого уступа 4, меньшего диаметра критического сечения вкладыша 3, формируется струя с максимальной концентрацией конденсированных частиц в области, прилегающей к оси струи («жгут» конденсированных частиц), при этом газовая фаза двухфазного потока продуктов сгорания обтекает сверхзвуковую часть сопла 2, создавая реактивную тягу и обеспечивая движение реактивного снаряда. В силу высокой инерционности конденсированных частиц направление их движения вдоль оси сохраняется в течение всего времени движения реактивного снаряда по направляющей, тем самым резко снижается воздействие конденсированной фазы на направляющую и контактную группу, расположенную на направляющей. После схода снаряда с направляющей и сгорания втулки 4 двухфазный поток занимает всю сверхзвуковую часть сопла 2, и сопло функционирует, создавая расчетное значение реактивной силы.

Выполнение сопла в соответствии с изобретением позволило снизить в 7...9 раз массу конденсированных частиц, осаждающихся на направляющей, исключить теплоэрозионное разрушение элементов контактных групп и обеспечить тем самым функционирование пусковых установок при многократных пусках реактивных снарядов.

Изобретение может быть использовано при разработке сопел ракетных двигателей твердого топлива для ракет различных классов, в том числе сопел ракетных двигателей снарядов систем залпового огня.

Указанный положительный эффект подтвержден летными испытаниями реактивных снарядов с соплами, выполненными в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены летные испытания реактивных снарядов с соплами, выполненными в соответствии с изобретением, намечено серийное производство.

Сопло ракетного двигателя твердого топлива, содержащее дозвуковую часть, сверхзвуковую часть, вкладыш в критическом сечении сопла и кольцевой уступ из сгорающего материала, отличающееся тем, что в нем кольцевой уступ выполнен в виде осесимметричной втулки, размещенной на сверхзвуковой части сопла на расстоянии (0,1÷0,3)dкр от критического сечения сопла, с минимальным внутренним диаметром, равным (0,85÷0,98)dc, а торцевая поверхность втулки, обращенная к критическому сечению сопла, выполнена содержащей цилиндрический участок и участок, перпендикулярный оси сопла, где dкр - диаметр критического сечения сопла, dc - диаметр сопла в месте установки кольцевого уступа.

www.findpatent.ru

Сопло ракетного двигателя

Сопло ракетного двигателя в концевой части содержит кольцевые ряды отверстий и перекрывающие их заслонки. Кольцевой ряд отверстий охвачен кольцевым торообразным ресивером, сообщающимся с внешней средой с помощью отверстий, на которых установлены заслонки. Изобретение позволит снизить вес и габариты, а также повысить энергетические характеристики сопла. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании сопловых блоков ракетных и авиационных двигателей.

Известно, что проектирование ракетного двигателя, работающего в условиях изменяющегося внешнего Ph и(или) внутреннего Ра давления, связано с проблемой оптимизации степени расширения сопла. Изменение внешнего давления (примерно на два порядка) характерно для маршевых двигателей первых ступеней баллистических ракет, а изменение внутреннего и внешнего давлений свойственно многим авиационным двигателям, имеющим форсажный и маршевый режимы и работающих на разных высотах.

Сопло такого ракетного двигателя имеет максимальную тягу при условии равенства внешнего давления с давлением на срезе сопла, т.е. при переменном внешнем давлении оптимальное сопло должно иметь переменную степень расширения. Практическая реализация такой конструкции приведет к неоправданному усложнению и утяжелению конструкции. Поэтому степень расширения выбирают из условия минимальных суммарных потерь за все время работы двигателя.

Известны сопла, работающие в вышеуказанных условиях, у которых для увеличения тяговых характеристик в концевой части раструба выполнены в несколько поясов отверстия. В этом случае, за счет попадания атмосферного воздуха внутрь сопла, при повышенном внешнем давлении происходит отрыв потока в зоне, где Pa<Ph, перепад давления на стенке раструба в этой зоне исчезает, а с ним исчезает и отрицательная составляющая тяги.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является сопло ракетного двигателя по патенту США 3 469 787, 1969.

В этом сопле над поясами отверстий, соосно с ним, установлен кожух в виде оболочки, подкрепленной перфорированными кольцевыми перегородками. Передняя часть оболочки герметично крепится к раструбу, на задней кромке которого находится воздухозаборник, направляющий набегающий воздушный поток в кольцевую полость между раструбом и кожухом. На внутренней стенке раструба рядами, над отверстиями, расположены заслонки, подвешенные шарнирно к раструбу своей передней частью. Если в месте установки заслонок, играющих роль обратных клапанов, Pa<Ph, то заслонки отклоняются внутрь, открывая доступ атмосферного воздуха внутрь раструба, в противном случае (Pa>Ph) предотвращая утечки основного потока.

Недостатки прототипа:

- повышенные потери тяги из-за наличия заслонок, отклоняющихся внутрь сопла;

- повышенные масса и габариты конструкции, в частности, за счет применения единой оболочки вокруг всей перфорированной зоны и воздухозаборника;

- повышенная конструктивная и технологическая сложность;

- возможность возникновения колебаний заслонок вследствие пульсирующего перепада давления.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат достигается тем, что в сопле ракетного двигателя, содержащем в концевой части кольцевые ряды отверстий и перекрывающие их заслонки, отверстия охвачены кольцевым торообразным ресивером, сообщающимся с внешней средой также с помощью отверстий, а заслонки установлены на отверстия ресивера и могут быть выполнены в виде единой гибкой кольцевой манжеты, например, из термостойкой ткани.

Принципиальная конструктивная схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Концевая часть раструба 1 содержит ряды отверстий 2, каждый ряд отверстий охвачен индивидуальным ресивером 3, прикрепленным к раструбу. На наружной стенке ресивера выполнен кольцевой ряд отверстий, перекрытых заслонками 4, выполняющими функцию обратного клапана. Заслонки выполнены в виде единой гибкой кольцевой манжеты, например, из термостойкой ткани.

При работе сопла внешнее давление меняется от 1 до 0 атм. Если в месте расположения ряда отверстий 2 Pa<Ph, то заслонки 4, выполняющие роль обратного клапана, отклоняются внутрь ресивера 3, открывая доступ атмосферного воздуха внутрь раструба. При этом, за счет попадания атмосферного воздуха внутрь сопла, при повышенном внешнем давлении происходит отрыв потока в зоне, где Pa<Ph, перепад давления на стенке раструба в этой зоне исчезает, а с ним исчезает и отрицательная составляющая тяги. Если ряд отверстий расположен в зоне, где Pa>Ph, то заслонки 4 перекрывают отверстия на ресивере 3, тем самым предотвращая утечки основного потока.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в уменьшении веса, габаритов, повышении технологичности и энергетических характеристик сопла.

1. Сопло ракетного двигателя, содержащее в концевой части кольцевые ряды отверстий и перекрывающие их заслонки, отличающееся тем, что в нем кольцевой ряд отверстий охвачен кольцевым торообразным ресивером, сообщающимся с внешней средой также с помощью отверстий, а заслонки установлены на отверстия ресивера.

2. Сопло по п.1, отличающееся тем, что заслонки выполнены в виде единой гибкой кольцевой манжеты, например, из термостойкой ткани.

www.findpatent.ru

6.8. Потери в соплах ракетных двигателей

Сопло — необходимый элемент всякого ракетного двигателя, в кото­ром тепловая энергия продуктов сгорания преобразуется в кинетическую энергию истекающей из сопла струи газов. Величина кинетической энергии в конечном итоге определяет главную характеристику двигателя — удельный импульс. Всякий реальный процесс преобразования энергии сопровождается некоторыми потерями. В данном случае потери снижают кинетическую энер­гию струи и, следовательно, удельный импульс.

Одна из задач организации рабочего процесса в соплах ракетных дви­гателей—снижение всякого рода потерь, максимальное приближение реально­го процесса истечения из сопла к идеальному. С другой стороны, сопло ракет­ного двигателя, особенно при современных больших степенях расширения газов в нем, представляет собой довольно громоздкую конструкцию и в общих габаритах и в массе двигателя занимает весьма заметную роль. Другая задача

- всяческое снижение необходимых габаритов сопла ракетного двигателя.

Таким образом, объединяя обе задачи, можно сказать, что при проек­тировании сопла ракетных двигателей основной целью является максимальное приближение процесса истечения к идеальному при минимальных габаритах сопла. Тогда сопло двигателя будет иметь минимальные потери при мини­мальной массе и габаритах.

В соплах реактивных двигателей потери с достаточной точностью можно разделить на следующие виды:

Потери трения. Этот вид потерь связан с трением газа о стенку. Нали­чие вязкого трения при течении газового потока вдоль стенки КС и сопла соз­дает силу, стремящуюся увлечь стенку в направлении потока, т. е. создает си­лу, противоположную тяге.

Газодинамические потери. Этот вид потерь связан с неравномерно­стью поля скорости по величине и направлению на срезе сопла. Дело в том, что, рассматривая характеристики идеального или теоретического двигателя, подразумеваем одномерное течение в сопле и, следовательно, параллельное оси сопла истечение с одинаковой скоростью по всему срезу сопла. В дейст­вительности течение в соплах пространственное, близкое к его разновидности

— осесимметричному потоку, с непараллельным и неравномерным истечени­ ем. Это снижает тягу по сравнению с идеальным двигателем.

Термодинамические потери. К термодинамическим процессам, кото­рые могут оказать отрицательное влияние на тяговые свойства сопла, относят недовыделение теплоты в сопле, за счет некоторой степени неравновесности и потери теплоты за счет теплоотдачи в стенку или в систему охлаждения. Эти потери отклоняют реальный процесс от идеализированного, и поскольку в обоих случаях имеют место потери тепловой энергии при расширении, то это вызывает и соответствующие потери тяги в сопле.

Полные потери тяги в соплах. В общем случае суммарный коэффици­ент, отражающий все основные составляющие потери:

где (при «хорошо» спрофилированных и изготовленных соплах):

= 0,990—0,975 — коэффициент, отражающий потери тяги из-за трения, зависит главным образом от степени расширения газов в сопле и шероховато­сти внутренней поверхности сопла;

= 0,990—0,985 — коэффициент, отражающий газодинамические потери. зависит главным образом от формы и особенностей профиля сопла; -- 0.990—0,995 — коэффициент, отражающий потери термодинамического ера, зависит главным образом от степени неадиабатичности процесса, степени расширения газов в сопле и рода топлива.

В итоге, учитывая приведенные выше значения отдельных состав-

ляющих, полный коэффициент сопла равен= 0,975— 0,940, т. ё. потери

тяги в соплах составляют от 2,5 до 6,0%, рис.39. Пунктирная кривая расширя-

ет область в сторону его увеличения при применении сопел с полированной

внутренней поверхностью.

Рис.39

Примерное значение полного коэффициента профилированного соплав зависимости от степени расширения Рк/ Pa.

studfiles.net

Реактивный двигатель - сопло

 

3(ласс 46f, 3,АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ реактивного двигателя - сопла

K авторскому свидетельству С. И. Кошкина, заявленному 25 января

1936 года (спр, о перв. ¹ 185317).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года.

Предмет изобретения.

В предлагаемом реактивном двигателе - сопле, состоящем из отдельных скрепленных между собою колец, реакция протекающего через сопло пара усиливается реакцией воздуха, проходящего через щели изогнутых каналов, образованных промежутками между кольцами и обращенных выпуклостью в сторону движения сопла.

На чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез реактивного двигателя-сопла; фиг. 2 — вид кольца спереди; фиг. 3 — вид его сбоку; фиг. 4— вид спереди прокладки; фиг. 5 †в ее сбоку; фиг. 6 †в сбоку реактивного двигателя-сопла; фиг. 7 — вид его сзади.

Реактивный двигатель.сопла состоит из отдельных колец а, а, а .... а с помещенными между ними прокладками с (фиг. 4, 5), связанными стяжками b (фиг. 6). Промежутки между кольцами выполнены в форме изогнутых каналов f, обращенных своей выпуклостью навстречу движению пара н в сторону движения сопла.

Пар поступает в двигатель-сопло пе стрелке е и, при проходе около щелей изогнутых каналов (, производит засасывание воздуха, который при проходе через каналы оказывает реакцию на сопло, чем усиливает реакцию на последнее протекающего через него пара и сообщает двигателю-соплу поступательное движение навстречу пару.

Реактивный двигатель-сопло, состоящий из отдельных скрепленных между собой колец, отличающийся тем, что, промежутки между кольцами а, а, а ... выполнены в форме изогнутых каналов, обращенных выпуклостью в сторону движения сопла, с целью усиления реакции от протекающего пара реакцией проходящего через щели воздуха.

K авторскому свидетельству С. И. Кошкина № 4966О

Стиг.7

Ф иг. t3

6 Ю С 3

П П 2

Тки.,Печатный Труд, Зак. 295-400

  

www.findpatent.ru

Всеракурсное реактивное сопло турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. Сопло содержит неподвижный корпус, снабженный карданным шарниром, и подвижный корпус, соединенный стойками с подвижной частью карданного шарнира, причем подвижный и неподвижный корпусы сопла контактируют через сферическую обечайку. Для двухконтурного турбореактивного двигателя стойки и подвижный корпус сопла выполнены полыми. Полость последнего сообщена с окружающей средой, неподвижная и подвижная части карданного шарнира выполнены в виде полых цилиндров, сообщенных друг с другом каналом, при этом неподвижный цилиндр сообщен с воздушной полостью наружного контура двигателя, а подвижный - через полые стойки с полостью подвижного корпуса сопла. Изобретение обеспечивает эффективное охлаждение карданного шарнира, нагретого до высоких температур, полых стоек и подвижного корпуса сопла, что способствует уменьшению массы сопла и повышению надежности его работы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к реактивным соплам турбореактивных двигателей (ТРД).

Известно всеракурсное реактивное сопло ТРД, содержащее неподвижный корпус, снабженный карданным шарниром, и подвижный корпус, соединенный стойками с подвижной частью карданного шарнира. Подвижный и неподвижный корпуса сопла контактируют между собой через сферическую обечайку (см. патент США №3438581 класса 239-265.35, опубл. 15.04.1969 г.).

Недостаток прототипа состоит в том, что карданный шарнир, омываемый газами, выходящими из турбины, нагревается до высоких температур.

При этом резко увеличивается коэффициент трения трущихся поверхностей в шарнире, что приводит к его заклиниванию.

Задачей изобретения является организация охлаждения карданного шарнира в конструкции всеракурсного реактивного сопла двухконтурного турбореактивного двигателя (ДТРД).

Указанная задача достигается тем, что в известном всеракурсном реактивном сопле ТРД, содержащем неподвижный корпус, снабженный карданным шарниром, и подвижный корпус, соединенный стойками с подвижной частью карданного шарнира, причем подвижный и неподвижный корпуса сопла контактируют через сферическую обечайку, при использовании его в ДТРД согласно изобретению стойки и подвижный корпус сопла выполнены полыми, причем полость последнего сообщена с окружающей средой, неподвижная и подвижная части карданного шарнира выполнены в виде полых цилиндров, сообщенных друг с другом каналом, при этом неподвижный цилиндр сообщен с воздушной полостью наружного контура двигателя, а подвижный - через полые стойки с полостью подвижного корпуса сопла.

Такое выполнение устройства позволяет подвести часть холодного воздуха наружного контура ДТРД к карданному шарниру и транспортировать его через полые стойки к подвижному корпусу сопла, охлаждая таким образом все элементы сопла. Это приводит к снижению их температуры во время работы двигателя, что позволяет уменьшить их массу и повысить работоспособность карданного шарнира благодаря уменьшению трения в его подвижных соединениях.

На чертеже показан продольный разрез сопла ДТРД.

Сопло содержит неподвижный корпус 1, снабженный карданным шарниром 2, и подвижный корпус 3, соединенный стойками 4 с подвижной частью 5 карданного шарнира 2. Неподвижный корпус 1 снабжен сферической обечайкой 6. Подвижный корпус 3 снабжен кольцом 7, контактирующим со сферической обечайкой 6 через уплотнительные элементы 8.

Подвижная часть 5 карданного шарнира 2 и его неподвижная часть 9 выполнены в виде полых цилиндров, сообщенных друг с другом каналом 10. Неподвижный цилиндр 9 сообщен с воздушной полостью 11 наружного контура двигателя через полые стойки 12 и канал 13. Подвижный цилиндр 5 сообщен через полые стойки 4 с полостью подвижного корпуса 3 сопла. Сопло снабжено обтекателем 14, прикрепленным к подвижному цилиндру 5 карданного шарнира 2.

Во время работы двигателя воздух из наружного контура 11 поступает через полые стойки 12 и канал 13 в полость цилиндра 9, откуда через канал 10 проходит в полость цилиндра 5 и через полые стойки 4 - в полость подвижного корпуса 3 сопла, из которой он выходит через щель.

Таким образом, производится эффективное охлаждение карданного шарнира 2, нагретого до высоких температур, полых стоек 4 и подвижного корпуса 3 сопла.

Кроме того, предложенное устройство благодаря расположению сферической поверхности на неподвижном корпусе позволяет, в отличие от прототипа, исключить возникновение переменных поперечных сил, действующих на карданный шарнир при повороте сопла.

Крепление обтекателя к подвижной части карданного шарнира позволяет уменьшить потери тяги двигателя и снизить температуру карданного шарнира.

Изобретение способствует уменьшению массы сопла и повышению надежности работы сопла и двигателя в целом.

1. Всеракурсное реактивное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус, снабженный карданным шарниром, и подвижный корпус, соединенный стойками с подвижной частью карданного шарнира, причем подвижный и неподвижный корпусы сопла контактируют через сферическую обечайку, отличающееся тем, что для двухконтурного турбореактивного двигателя стойки и подвижный корпус сопла выполнены полыми, причем полость последнего сообщена с окружающей средой, неподвижная и подвижная части карданного шарнира выполнены в виде полых цилиндров, сообщенных друг с другом каналом, при этом неподвижный цилиндр сообщен с воздушной полостью наружного контура двигателя, а подвижный - через полые стойки с полостью подвижного корпуса сопла.

2. Всеракурсное реактивное сопло по п.1, отличающееся тем, что сферическая обечайка установлена на неподвижном корпусе сопла, а подвижный корпус сопла снабжен кольцом, контактирующим со сферической обечайкой через уплотнение.

3. Всеракурсное сопло по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено обтекателем, прикрепленным к подвижному цилиндру карданного шарнира.

www.findpatent.ru