Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Сопло створчатого типа — наиболее широко распростра- ненный вид регулируемого сопла (рис. 10,2, а). Изменение про- ходного сечения осуществляется благодаря повороту вокруг закрепленных на корпусе шарниров специальных деталей, полу- чивших название створок, образующих подвкжиый венец. Коли- чество створок колеблется от 2 до 60. Разновидностью створчатого сопла является так называемое плоское сопло.
Это сопло с помощью двух плоских створок н двух неподвижных вертикальных пластин образует прямоугольное ре- гулируемое проходное сечение (рис. 10.2, б). 2. Сопло с подвижным центральным телом (рис. 10.2, в). Центральное тело перемещается внутри сопла вдоль оси дви- гателя. Профиль центрального тела выбран таким образом, что при перемещении его внутрь сопла площадь выходного сечения увеличивается, а при обратном перемещении — уменьшается, Такое сопло может быть применено лишь для двигателей без форсажной камеры, так как охлаждение его на режиме форсажа чрезвычайно затруднено и ведет к чрезмерному увеличению массы и потерь на организацию охлаждения.
Вследствие этих недостат- ков сопло с центральным телом не нашло широкого применения на современных двигателях, 3. Сопло с пневматическим изменением проходного сечения (рис. 10.2, г) с помощью струи сжатого воздуха, подаваемой в вы- ходное сечение сопла в радиальном направлении, Воздух отбира- ется от компрессора двигателя. Достоинством такого сопла яв-' Рнс. !0.2.
Схемы регулируемых сопел: о — сопло стаореатого типа; б — плоское сопло; а — сопло с подвисними певтральвмм телом; г — сопло с пвевматвееским итмеиаввтм се еиив 47о г 2 б б б б б Рис. 10.3. Схемы сверхзвуковых регулируемых сопел; с — створчатое двухрядное типе сопла Лаваля: б — створчатое вжекториое вопло с жид- '. кии «оитурои»; 1 — створке виутреияяя первого веяца; у — створка виутреяияя второгО *; веица; б — створка виутреяияя; б — створка яаруживя; б — вторичвий поток вовдуха; б — свободяая граияца струи ляется отсутствие подвижных деталей, подвергающихся сильному, нагреву струей газа. Однако вследствие больших потерь тяги и увеличения удель- ' ного расхода топлива на нефорсированных режимах такое сопло не нашло применения на современных двигателях. Для двигателей сверхзвуковых самолетов, а такими в настоящее время являются все двигатели с форсажиой камерой, возни-,, кает необходимость применения сверхзвуковых регулируемых сопел.
В этом случае требуется изменять площади критического и выходного сечения сопла в зависимости от режима работы дви- ' гателя и режима полета самолета. Совершенство силовых установок современных сверхзвуковых самолетов в значительной мере зависит от эффективности регулируемых сопел, при этом роль сопла в силовой установке быстро повышается по мере роста максимальной скорости полета самолета. Еще большее значение приобретает регулируемое сопло, когда, наряду с большой сверхзвуковой скоростью полета, самолет дол- ' жен иметь большую дальность полета с дозвуковой скоростью. В этом случае регулируемое сопло должна обеспечить, с одной стороны, максимальную степень расширения струи выходного газа при полете на максимальной сверхзвуковой скорости и с другой — малую степень расширения и минимальное донное сопротивление прн дозвуковом крейсерском режиме полета.
Наибольшее распространение получили сверхзвуковые регулируемые сопла двух видов (рис. 10,3), 1. Створчатое двухрядное сопло, типа сопла Лаваля, с твердыми стенками (рис. 10.3, а), содержащее два последовательно расположенных венца перекрывающихся между собой створок. Створки первого венца шарнирно крепятся к корпусу, с их помощью изменяют критическое сечение сопла. Створки второго венца крепят шарнирами к концам створок первого венца, и с их помощью регулируют степень расширения сверхзвуковой части сопла, то есть изменяют выходное сечение сопла (срез соп..
476 ла). Площади критического и выходного сечений изменяются либо независимо одна от другой, либо в кинематнческой взаимосвязи. 2. Створчатое эжекторное сопла (рис. 10.3, б), у которого только часть внутреннего контура выполняется твердой, а на некоторой части длины сопла выходная струя имеет свободную границу 6 или так называемый «жидкий контур». Площадь критического сечения регулируется внутренними створками 3. Наружными створками 4 регулируется площадь среза сопла. В зазор между внутренними и наружными створками поступает воздух вторичного потока Б (из системы охлаждения сопла). Наружные створки могут быть кинематически связаны с внутренними створками илн быть флюгерными„т.
е. занимать положение, соответствующее сумме давлений на наружную н внутреннюю поверхность наружной створки, Сопла эжекторного типа более просты по конструкции, имеют небольшие длину и массу. Однако из-за существенных потерь тяги вследствие разрыва внутреннего контура и потерь тяги на дозвуковом крейсерском полете в результате недостаточно плавной конфигурации внешнего обвода сопла в настоящее время на сверхзвуковых самолетах отдаетчся предпотчение двухрядным створчатым соплам первого типа. Регулируемое сопло створчатого типа с одним венцом створок представлено на рис. 9.18. Поперечный размер по венцу створок изображен иа сечении 1( — 1(. Створка 6, отлитая из жаропрочного сплава, прикреплена к профилированному кулачку 7, который соединен с задним фланцем 16 корпуса жаровой трубы с помощью шарниров 8.
Между створками размещены проставки (или подстворки) 9, прикрепленные к соседним створкам вблизи фланца корпуса жаровой трубы, как показано в сечении Ж вЂ” Ж. Под действием давления выходного газа проставки 9 прижимаются к створкам и уплотняют стык между створками и проставками. При перемещении кольца створок 10 вдоль оси сопла ролики 11 воздействуют на профильную часть кулачков 7 и поворачивают их вместе со створками относительно шарниров, изменяя диаметр проходного сечения сопла. Кулачки 7 соединены со створками 6 осями 12 через овальные отверстия 13 и 14.
Отверстие 13 позволяет компенсировать разницу температурных расширений между кулачком и створкой, а отверстие 14 обеспечивает возможность поджатия створки к кромке фланца корпуса жаровой трубы для герметизации стыка створки с фланцем сопла. Кольцо 10 перемещается вдоль оси сопла с помощью гидроцилиидров 16, которые прикреплены к силовому бандажу корпуса жаровой трубы регулируемыми шарнирными тягами 17. Под действием давления газа на створки и проставки кулачки 7 прижимаются к роликам 11, закрепленным на силовом кольце 10. При перемещении кольца вперед створки прикрываются и уменьшают площадь сечения сопла. При перемещении назад силовое кольцо позволяет створкам открыться, благодаря чему 4УУ площадь сечения сопла увеличивается. Профиль кулачков 7 выбирается таким образом, чтобы получить требуемый закон из-, менения площади сечения сопла в зависимости от величины, хода поршня гидроцилиидров.
На риг. 10.4 показано сверхзвуковое регулируемое сопло;, створчатого типа с двумя венцами створок. Сопло изображено в положении нефорснрованного режима; штрихпунктиром показано положение сопла на максимальном форсированном режиме. К неподвижному силовому кольцу 1 шарнирно прикреплены створки 2 первого венца в средней их части, к заднему концу створок также шарнирно присоединены створки 3 второго (сверхзвукового) венца. К переднему концу створки 2 на шарнирах крепятся разгрузочные створки 4, которые своим передним концом опираются на корпус 3 жаровой трубы. Давление газа внутри жаровой трубы действует как на всю площадь створок 2, так и на всю площадь разгрузочных створок 4.
Газовая сила, действующая на створки 4, уравновешивает створки 2 относительно среднего шарнира, благодаря чему существенно снижается необходимое усилие для перестановки створок 2. Такой механизм позволяет применить маломощные и очень легкие агрегаты управления соплом, однако усложняет конструкцию сопла. Подвижное силовое кольцо б о тягами 7 соединено с рычагами 8 механизма перемещения створок 2 и агрегатами 9 управления первым венцом створок. Агрегат 10 управления вторым венцом соединен со створками 3 с помощью карданных валиков 11, червячных механизмов 12 н И, шарнирных тяг 14.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
