Универсальный винтовой реактивный двигатель

Универсальный винтовой реактивный двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4917723/06 (22) 12.03.91 (46) 30.1093 Бюл. ¹ 39 — 40 (75) Спивак Владимир Александрович (S4) УЙИВЕРСАЛЬНЫЙ ВИНТОВОЙ РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в авиационных двигателях, а именно в двигателях с реактивным воздушным винтом (PBB), которые могут быть использованы в качестве всережимной силовой установки дпя самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП). о9) RU <и) 200208 771 (51) С I II

Сущность изобретения: в двигателе, включающем силовой корпус компрессор (К), камеры сгорания (КС) и регулируемыми соплами, РВВ, корпус К выполнен вращающимся, асимметричное двухзаходное колесо К связано с корпусом К через планетарный мультипликатор, размещенный внутри колеса К, лопасти РВВ сабпевидной формы установлены на корпусе К в шарнирак КС размещены внутри лопастей и снабжены щелевыми регулируемыми сопловыми аппаратами эжекторного типа. 5 зл.ф — лы, 10 ил.

2002087

Изобретение относится к авиационному двигателестраению и в виде универсального винтового реактивного двигателя может быть использовано в качестве единой. всережимной силовой установки для самолетов вертикального взлета и посадки (CBBrl).

Известны основные типы устройств силовых установок СВВП, состоящих иэ двигателей и машин-исполнителей (движителей) ° в качестве которых применяются несущий винт вертолета (НВВ), воздушный винт с механическим или реактивным приводом вращения (ВМП или

РВВ), лопаточные решетки аэродинамических профилей, многощелевые отклоняемые или выдвижные предкрылки и закрылки, реактивные устройства или сопловые аппараты с эжекторным увеличением создаваемой ими реактивной силы тяги (с.135).

Недостатки устройств — громоздкость конструкций, содержащих встроенные и выносные редукторы числа оборотов или дополнительные магистрали для осуществления соответственно механической или гидравлической (гаэодинамической) связи двигателей с движителями, а также в недостаточно высокие функциональные возможности.

Известны также специальные подъемно-маршевые или поворотные турбовинтовые. турбовентиляторные и турбореактивные двигатели (ТВД и ТРД), твердотопливные и жидкостные ракетные двигатели (2, рис, 1.67 на с.11).

Недостатки устройств — относительно низкий КПД при -оздании вертикальной подъемной силы, уменьшающийся в порядке перечисления устройств; возможность лишь частично испольэовать создаваемую ими вертикальную подьемную силу в горизонтальном полете СВВП; необходимость изменения положения в пространстве устройств или элементов их конструкции относительно корпуса (фюзеляжа) СВВП или вместе с ним при переходе с режима вертикального взлета в режим горизонтального полета и наоборот; неудовлетворительная управляемость устройств в режимах вертикального взлета, посадки и висения СВВП над заданной точкой; недостаточная обеспеченность технической безопасности и надежности эксплуатации

СВВП с известными устройствами, Указанные недостатки ограничивают применение известных устройств в СВВП, выполняющих специальные. например военные, цели, и делают их экономически нецелесообразными для коммерческих воздушных перевозок. Несмотря на громоздкость и сложность конструкции, некоторым исключением из известных устройств являются силовые установки вертолетов, конструктивно содержащие НВВ, который обладает наибольшим о носительным КПД при создании вертикальной подъемной силы. Но иэ-за нескомпенсированной асимметричности косой обдувки лопастей HBB ограничиваетскорость горизонтального полета вертолетов, т.е. имеет минимальное значение эффективного

КПД при создании горизонтальной силы тяги, уступая по этой причине в экономичности коммерческих перевозок самолетам с

ТВД, конструктивно содержащим ВМП (1, с,189).

Известен турбовальный двигатель (ТВаД), который включает силовой корпус, размещенный в корпусе осевой центробеж20 ный компрессор с вращающимся распылителем топлива, кольцевую противоточную камеру сгорания, многоступенчатую осевую турбину с одной свободной ступенью привода вращения через встроенный в двигатель редуктор числа оборотов ВМП или через выносной редуктор вращения НВВ, что позволяет унифицированно применять ТВаД на самолетах и на вертолетах (3, с.488, рис.

16,7, с.489).

Недостатки подобных двигателей — ограниченные функциональные и эксплуатационные воэможности, обусловленные тем, что для эффективной трансформации создаваемой ТВаД с НВВ вертикальной подъем85 ной Силы Т в осевую (горизонтальную) силу тяги Р или создаваемую ТВаД с ВМП осевую силу тяги Р в вертикальную подьемную силу

Т необходимо изменять в пространстве положение плоскостей вращения НВВ или

40 ВМП, что приводит к снижению зффективНОГО КПД НВВ, ОГраничивая cKopocTb Гори" эонталъного полета СВВП, или снижает относительный КПД ВМП, уменьшая коммерческую грузоподъемность СВВП, услож45 няет и утяжеляет конструкцию силовых установок таких СВВП, как конвертоплан и колеоптер. усложняет технику пилотирования ими особенно на переходных с вертикального в горизонтальный и обратно

50 режимах полета (2, фиг.4.4, на с.190; фиг.4.5 на с.191).

Ближайшим техническим решением к предложенному является воздушно-винтовой привод. содержащий силовой корпус.

55 передний осевой направляющий аппарат, компрессор, имеющий корпус, рабочее колесо, установленное на опоре, подшипники, редуктор, кинематически связанный с опорой компрессора и имеющий зубчатые колеса и подшипники, полые лопасти винта, 2002087

55 установленные на корпусе компрессора в шарнирных узлах с одной степенью свободы, камеры сгорания, размещенные в полых лопастях винта, сопловые аппараты щелевого типа, размещенные в задних кромках лопастей (4).

Этот привод создает только осевую силу тяги и имеет недостаточно высокий эффективный КПД, что обуславливает ограниченные функциональные возможности, в частности он не может быть использован в СВВП.

Предлагаемый двигатель обладает расширенными функциональными возможностями за счет создания вертикальной составляющей подьемной силы, высоким эффективным КПД при достаточно простой конструкции.

Укаэанные технические результаты достигаются за счет того, что универсальный винтовой реактивный двигатель (УВиРД), содержащий силовой корпус, передний осевой направляющий аппарат, компрессор, имеющий корпус, рабочее колесо, установленное нэ опоре, и подшипники, редуктор, кинематически связанный с опорой компрессора и имеющий зубчатые колеса и подшипники, полые лопасти винта, установленные нэ корпусе компрессора е шарнирных узлах с одной степенью свободы, камеры сгорания, размещенные в полых лопастях винта, сопловые аппараты щелевого типа, размещенные в задних кромках лопастей. снабжен консольной опорой, жестко связанной в задних кромках лопастей, снабжен консольной опорой, жестко связанной с силовым корпусом, корпус компрессора установлен на консольной опоре с возможностью вращения относительно нее, редуктор выполнен в виде планетарного мультипликатора и кинематически соединяет корпус компрессора с рабочим колесом, сопловые аппараты расположены по всей длине лопасти винта, выполнены регулируемыми и снабжены зжекторными устройствами, подключенными к системе управления пограничным слоем лопастей.

Корпус компрессора снабжен задним кольцевым центростремительным входным направляющим аппаратом, передний осевой направляющий аппарат снабжен системой противообледенительного обогрева его входной кромки, рабочее колесо компрессора выполнено центробежного типа, Двигатель снабжен вращающимся распылителем топлива, имеющим форсунки, при этом рабочее колесо компрессора состоит из двух несимметричных в меридиональном сечении половин, соединенных

35 между собой по конической поверхности, образующая которой имеет противоточный наклон к оси вращения колеса и вдоль которой выполнены проточные каналы, в которых установлены.форсунки распылителя топлива, внутри рабочего колеса выполнена кольцевая полость, а планетарный мультипликатор и распылитель топлива размещены в последней.

В шарнирных узлах крепления лопастей выполнены центральные полости для протока топливо-воздушной смеси к камерам сгорания и рабочие полости осевой разгрузки подшипников крепления лопастей, причем оси шарнирных узлов расположены под углом к меридиональной плоскости сечения двигателя и к окружной плоскости вращения винтов.

Компрессор снабжен лопаточным кольцевым диффузором, в передних лопатках которого выполнены щелевые эаборники части сжатого потока топливо-воздушной смеси, соединенные с рабочими полостями осевой разгрузки подшипников крепления лопастей корпуса и рабочего колеса компрессора, с системой противообледенительного обогрева кромок лопаток входных. направляющих аппаратов, с зубчатыми колесами и подшипниками мультипликатора для их охлаждения и смазки.

Центральные оси полостей лопастей винта и передние кромки лопастей имеют саблевидную форму с увеличивающимся в направлении от оси вращения лопастей углом саблевидности g, определяемым формулой уагсщ (ctg c4u (1 — )).

Яc tg а4

tg а где а4 — угол входа потоков топливно-воздушной смеси е полости саблевидных лопастей с абсолютной скоростью; а4, — проекция угла а4 на окружную плоскость вращения винта компрессора с абсолютной скоростью;

I — передаточное число планетарного мультипликатора; грс — радиус расчетных сечений лопастей; . г2 — радиус рабочего колеса компрессора.

На фиг.1 представлен УВиРД, продольный разрез; на фиг,2 — он же, поперечное сечение; на фиг.3 — поперечное сечение лопастей PBB УВиРД; на фиг.4 - СВВП с двумя УВиРД с указанием направлений действия относительных величин создаваемых УВиРД векторов осевой силы тяги Р и вертикальной подъемной силы Т; на фиг.5— схема создания дополнительного импульса

2002087

55 вертикальной подъемной силы AT штатными средствами механизации крыла СВВП; на фиг.б — характерные сечения газовоздушного тракта УВиРД и графики изменения средних значений абсолютной С и относительной v скоростей (м/с), давления P (кг/см ), температуры t (ОС) газовоздушного потока в тракте УВиРД в его стартовом режиме работы на месте; на фиг,7 — графики циклических изменений величин окружных составляющих внешних реактивных ©«ul и аэродинамических 8«gj chill M l4x результирую+ef о или l7188ного вектора ЙЬь действующих на каждую вращающуюся лопасть в зависимости от значений азимутального угла э t положения лопастей в окружной плоскости вращения

РВ В; на фиг.8 и 9 — промежуточные положения четырех лопастей PBB в окружной плоскости их вращения, совмещенной с вертикальной плоскостью инерциэльной системы координат ХОУ, с указанием направлений и относительных величин окружных составляющих векторов внешних и внутренних сил, приложенных к каждой лопасти РВ В УВиРД, а также векторные (силовые) многоугольники графоаналитического метода определения величины и направления вектора вертикальной подъемной силы

Т; на фиг,10 — характерные положения лопасти в зависимости от значений угла v с указанием направлений действия относительных величин всех внешних, внутренних сил и моментов, действующих на каждую неравномерно вращающуюся лопасть.

УВиРД содержит установленный на центроплане крыла СВВП силовой корпус 1, с которым жестко связана консольная опора

2, Опора выполнена полой со ступенчатопеременными кольцевыми поперечными сечениями, площадь которых увеличивается к основанию опоры. Через центральное отверстие опоры 2 проходит стяжной болт 3, контрящий выполненные на наружной поверхности опоры резьбовые и шлицевые соединения узлов и деталей двигателя. На опоре 2 с возможностью вращения относительно нее посредством подшипников 4 и 5 закреплен литой разъемный корпус 6 одноступенчатого центробежного компрессора;

Корпус 6 снабжен передним осевым 7 и задним кольцевым центростремительным 8 входными направляющими аппаратами (ВНА), лопатки которых выполнены в виде элементов силовой конструкции двигателя, Центробежное двухзаходное полуоткрытое рабочее колесо 9 компрессора установлено посредством подшипников 10 и 11 на передней 12 и задней 13 промежуточных опорах в полости корпуса 6 компрессора. Промежуточные опоры 12 и 13 выполнены в виде ступиц подшипников 4, 5 и втулок подшипников

10 и 11. Рабочее колесо 9 выполнено из двух несимметричных в меридиональном сечении половин 14 и t5, соединенных между собой по конической поверхности, образующая которой имеет противоточный наклон к оси вращения колеса. Внутри рабочего колеса 9 арочными меридианальными сечениями его половин 14" и 15 образована кольцевая полость, в которой размещены планетарный мультипликатор 16, элементы конструкции вращающегося распылителя топлива и замкнутой проточной системы, выполненной в виде функционально совмещенных систем топливопитания и смазки двигателя. Планетарный мультиплексор 16 выполнен многопереборным с размещенными в параллельных плоскостях двумя рядами одинарных цилиндрических шестерен-сателлитов. Он включает жестко соединенный с корпусом 6 компрессора ведущий поводок 17 разъемной конструкции, установленные на его осях с возможностью вращения сателлиты 18, которые находятся ва внешнем зацеплении с опорным зубчатым колесом 19 и во внутреннем зацеплении с венцом 20 ведомого поводка 21, На асях ведомого поводка 21 с возможностью вращения закреплены сателлиты 22, которые находятся во внутреннем зацеплении с венцом 23 и во внешнем зацеплении с центральной шестерней 24 привода вращения рабочего колеса 9, Венцы 20, 23 закреплены на диафрагме 25, которая посредством шлицевого и резьбового соединений неподвижно установлена на консольной опоре 2. Ведомый поводок 21 выполнен в виде картера и установлен с возможностью вращения на втулке передней промежуточной опоры 12, которая выполнена за одно целое с венцом центральной шестерни 24. Размещенные в кольцевой полости рабочего колеса 9 элементы конструкции замкнутой проточной системы двигателя включают закрепленные на опоре 2 и нап равленные в сторону венцов колес 19 и 24 двухступенчатые двухкамерные топливные форсунки 26, выполненные в межлопаточных каналах половин 14 и 15 рабочего колеса отверстия 27 и 28 выпуска воздуха, установленные напротлв них топливоотражательные кольца 29 и 30, выполненные на внутренней поверхности половин рабочего колеса топливоотделительные крыльчатки 31 и 32, расположенный по окружному периметру стыка половин рабочего колеса многокаскадный кольцевой сборник 33 топлива. с которым проточными каналами 34 соединены цент2002087

10 робежные форсунки 35 вращающегося распылителя топлива. В осевых зазорах между втулками корпуса 6 и рабочего колеса 9 компрессора установлены гребешковые воздушные лабиринтные уплотнения 36 и 37, Выполненные за одно целое с силовыми лопатками переднего 7 и заднего 8 ВНА стенки

38 и 39 переднего и заднего входных каналов корпуса 6 компрессора жестко связаны с литым корпусом 40 безлопаточного 41 и попаточного 42 кольцевых диффузоров, В средней радиальной протяженности стенок 38 и 39 выполнены разгрузочные отверстия 43 и 44.

Корпус 40 диффузоров снабжен четырьмя (no числу лопастей) патрубками 45 спиральных сборников воздуха, которые имеют центральные полости для протока топливно-воздушной смеси, Патрубки 45 выполнены с цилиндрическими фланцами, имеющими наружные расточки значительной осевой и диаметральной протяженности, на которых установлены многорядные упорно-опорные подшипники 46 со спиральными канавками для элементов качения. На подшипниках 46, обеспечивающих одну степень свободы в угловых поворотных перемещениях относительно корпуса 40 диффузоров и корпуса 6 компрессора, ограничиваемых упорами 47, крепятся комлевые части лопастей 48 PBB.

Комлевые части лопастей 48 имеют внутренние цилиндрические расточки. в верхних частях которых закреплены узлы радиальных контактных уплотнений 49. в средней части — подшипники 46, а в нижней — разъемное соединение с фланцами 50 осевой разгрузки подшипников 46. Рабочие полости осевой разгрузки подшипников 46 образованы подвижными вместе с лопастями 48 относительно корпуса 6 фланцами 50 и жестко закрепленными с наружной поверхностью корпуса 6 фланцами 51, внутренние рабочие поверхности которых выполнены как наружные рабочие поверхности фланцев 50 в виде кольцевых сферических поверхностей с различными радиусами, исходящими иэ общего центра. B радиальных зазорах между цилиндрической поверхностью комлевой части лопастей 48 и относительно неподвижными фланцами 51 установлены радиальные контактные уплотения 52, а в радиальных зазорах между фланцами

50 и 51 установлены радиальные контактные уплотнения 53. Продольные оси коаксиально установленных на патрубках

45 подшипников 46, радиальных контактных уплотнений 49, 52, 53, фланцев 50 и 51 расположены под углами к меридиональной плоскости сечения двигателя и к окружной плоскости вращения лопастей 48. Кольцевая рабочая полость осевой разгрузки под5

55 шипников 4 и 5 размещена в примыкающеи к силовому корпусу 1 силовой стенке 54 корпуса 6 компрессора, образована жестко закрепленными на опоре 2 диафрагмой 55 и на стенке 54 крышкой 56. В осевом зазоре между стенкой 54 и диафрагмой 55 в их верхней радиальной протяженности установлено гребешковое воздушное лабиринтное уплотнение 57, а в нижней радиальной протяженности осевых зазоров между стенкой 54; диафрагмой 55 и крышкой 56 установлены радиально-торцовые контактные уплотнения 58 и 59. В средней радиальной протяженности межлопаточных каналов стенки 54 выполнены разгрузочные отверстия 60. В нижней радиальной протяженности стенки 54 установлено центральное колесо 61, имеющее внутренний венец зацепления с шестернями 62 привода вращения вспомогательных агрегатов 63. Вспомогательные агрегаты 63 установлены в основании консольной опоры

2 под обтекателем силового корпуса 1 УВиРД.

Элементы конструкции замкнутой проточной системы двигателя, установленные в корпусе

6 компрессора; включают выполненные в передних кромках лопаток диффуэора 42 эаборники 64 части сжатого потока топливо-воздушной смеси щелеваго типа, соединенные проточными каналами 65 с рабочими полостями осевой разгрузки подшипников 46, каналами 66 и 67 с системой противообледенительного обогрева входных кромок переднего 7 и заднего 8 ВНА, каналами 68 с полостью осевой разгрузки подшипников 4 и 5, каналами 69 и 70 с системами охлаждения и смазки венца опорного колеса 61, зацеплений и подшипников шестерен 62, а также зубчатых колес и подшипников установленного в кольцевой полости рабочего колеса 9 планетарного мультипликатора 16. Лопасти 48 многофункционального РВВ выполнены полыми в виде разъемных конструкций. включающих силовые части 71 и соединяемые с ними сопловые части 72, которые выполнены в виде установленных по всей длине задних кромок лопастей регулируемых сопловых аппаратов щелевого типа, снабженных зжекторными устройствами увеличения реактивных сил тяги сопловых аппаратов лопастей, функционально совмещенными с активными системами управления пограничным слоем лопастей. Силовые части 71 выполнены литыми за одно целое с цилиндрическими комлевыми частями, внутренние поверхности центральных каналов которых плавно переходят во внутренние поверхности проточных каналов 73, занимающих весь объем полостей лопастей и имеющих

2002087

40

55 эллиптические поперечные сечения, центральные оси которых, как и передние кромки лопастей 48, имеют саблевидную в плане форму с увеличивающимся в направлении от оси вращения лопастей углом стреловидности.

В каналах 73 силовых частей 71 лопастей 48 установлены камеры 74 сгорания, включающие выполненные в виде набора перфорированных лонжеронных и нервюрных перегородок жаровые трубы 75 и установленные на входе в камеры сгорания воспламенительные устройства 76, снабженные датчиками давления. На наружной поверхности силовой части 71 лопастей 48 выполнены ребра 77 жесткости с закрепленными на них со стороны "спинки" профилей панелями 78, а со стороны "корытца" панелями

79. Прочность конструкции лопастей 48 обеспечивается жестким креплением лонжеронных и нервюрных перегородок жаровых труб 75 через ребра 77 жесткости силовой части 71 «78 и 79, Панели 78 и 79 формируют внешний контур аэродинамических крыльевых профилей лопастей и их крутку по всей длине лопастей, а также образуют с силовой частью 71 лопастей проточные каналы 80 системы охлаждения лопастей, включающей выполненные в комлевой части панелей 78 и 79 щели 81 и 82, соединенные каналами 80 с полостями сопловых аппаратов лопастей в их закритической части, Каналы 80 имеют аналогичную каналам 73 и передним кромкам лопастей 48 саблевидную в плане форму средних линий проточных сечений.

Съемные сопловые части 72 лопастей 48 включают жестко закрепленные на силовой части 71 створки 83 и установленные на ней же посредством шарнирных соединений 84 регулирующие створки 85. Разьемные соединения створок 83 с силовой частью 71 обеспечивает доступ во внутренние полости лопастей 48. Примыкающие к узлам шарнирных соединений 84 стенки лопастей силовых частей 71 лопастей 48 и створки 83 выполнены с профилями, формирующими критические сечения сопловых аппаратов лопастей, Створки 83 имеют полости 86 принудительного охлаждения поверхностей критических сечений, соединенные с впускными проточными каналами 80 и с закритическими сечениями сопловых аппаратов выпускными каналами 87. Продольные оси шарнирных соединений 84 имеют строго прямолинейную форму в пространстве и поэтому являются осями крутки профилей лопастей 48. В радиальных зазорах между силовой частью 71 и регулируемыми подвижными створками 85 по всей длине шарнирных соединений 84 проходят каналы 88 охлаждения профилей критических сечений силовых частей 71. По всей радиальной протяженности створок 85 в перфорированных

"спинках" их профилей имеются продольные щели 89, соединенные проточными каналами 90 с закритическими сечениями сопловых аппаратов лопастей. Местом входа каналов 88 в полости сопловых аппаратов определяется начало смесительных камер, а последним из каналов 90 — окончание и протяженность смесительных камер эжекторных устройств 91 сопловых аппаратов 92 лопастей 48, Состав сопловых аппаратов определяется элементами конструкции съемной сопловой части

72 лопастей, размещенными между критическими сечениями и срезами сопловых аппаратов лопастей 48, а функциональное совмещение эжекторных устройств 91 с активными системами управления пограничным слоем лопастей 48 обеспечивается наличием щелей 89, проточных каналов 88 и

90, соединенных с активными зонами смесительных камер сопловых аппаратов 92.

Система автоматического раздельного управления углами установки лопастей 48 и регулирующими створками 85 сопловых аппаратов 92 включает втулку 93, состоящую из внутреннего кольца 94, соединенного двумя группами силовых гидроцилиндров .

95 и 96 с силовым корпусом 1, наружного кольца 97, соединенного с кольцом 94 посредством упорно-радиального подшипника 98 качения двустороннего действия, установленные в силовых лопатках кольцевого ВНА 8 с возможностью осевого и поворотного перемещений рычаги 99, кинематически связывающие посредством сферических шарниров 100 и 101 наружное кольцо 97 с фланцами 50 комлевых частей лопастей 48 так, что последние имеют возможность угловых перемещений относительно продольных осей подшипников 46, установленные в комлевых частях лопастей

48 и кинематически связанные посредством цилиндрических шарниров 102 через рычаги 99 с наружным кольцом 97 механизмы (не показаны) управления углами отклонений регулирующих створок 85 сопловых аппаратов 92 лопастей 48. В обойме между внутренним 94 и наружным 97 кольцами втулки

93 автомата управления установлены токосъемные кольца (не показаны) электропитания воспламенительных устройств 76 камер

74 сгорания лопастей 48 РВВ.

2002087

55

Предлагаемый УВиРД работает следующим образом.

Запуск двигателя производится пусковым устройством, в качестве которого может быть использован установленный под обтекателем силового корпуса 1 в составе вспомогательных агрегатов 63 пусковой

ТРД, воздушный стартер или электрический стартер-генератор. Посредством зубчатого зацепления одной или нескольких шестерен

62 с центральным колесом 61 пусковое устройство приводит во вращение закрепленный на консольной опоре 2 с помощью подшипников 4 и 5 корпус 6 компрессора.

Установленное в полости корпуса 6 на подшипниках 10 и 11 передней 12 и задней 13 промежуточных опор рабочее колесо 9 компрессора приводится во вращение размещенным в кольцевой полости самого колеса

9 планетарным мультипликатором 16. При этом жестко соединенный с корпусом 6 ведущий поводок 17 посредством установленных на его осях с возможностью вращения шестерен-сателлитов 18, находящихся во внешнем зацеплении с опорным колесом 19 и внутреннем зацеплении с венцом 20 ведомого поводка 21, приводит последний во вращение с угловой скоростью, превышающей скорость вращения корпуса 6 компрессора. Закрепленные с возможностью вращения на осях ведомого поводка 21 шестерни-сателлиты 22 находятся во внутреннем зацеплении с установленным на диафрагме 25 неподвижным венцом 23 и во внешнем зацеплении с центральной шестерней 24 привода вращения рабочего колеса 9 с угловой скоростью, значительно большей скорости вращения корпуса 6 компрессора. С началом вращения корпуса 6 через форсунки 26 в сторону колес 19 и 24 подается топливо, смаэывающее и охлаждающее зубчатые зацепления и подшипники шестерен мультипликатора 16.

Подвоздействием центробежных сил в вихревых потоках, возникающих в полости рабочего кольца 9 при вращении самого колеса, шестерен мультипликатора 16 и установленных на внутренних поверхностях передней 14 и задней 15 половин рабочего колеса 9 топливоотделительных крыльчаток

31 и 32, тяжелые капельные частицы топлива отделяются от воздуха и поступают в размещенный по окружному периметру стыка полуколес 14 и 15 многокаскадный кольцевой сборник 33 топлива. При этом воздух из кольцевой полости рабочего колеса 9 выходит через отверстия 27 и 28, перекрытые более высоким (в сравнении с расположением отверстий 27 и 28) радиальным уровнем установки топливоотражательных колец 29

50 и 30, предотвоащающих выброс топлива через отверстия. Иэ кольцевого сборника 33 через проточные каналы 34 топливо поступает в рабочие полости форсунок 35, подпружиненные клапаны части из которых открываются центробежными силами по достижении рабочим колесом 9 угловой скорости вращения, соответствующей режиму работы двигателя "малый гаэ". Соответствующие изменения расхода топлива на всех режимах работы двигателя обеспечиваются радиальной многокаскадностью сборника

33 топлива и настройкой клапанов форсунок

35 на открывание и закрывание во всем диапазоне угловых скоростей вращения рабочего колеса 9 как вращающегося распылителя топлива. Возможные утечки части потока топливо-воздушной смеси иэ полости рабочего колеса 9 через гребешковые воздушные лабиринтные уплотнения 36 и 37 не могут существенно влиять на энергетические характеристики режимоа работы двигателя, так как эта часть потока поступает сначала в межлопаточные каналы рабочего колеса 9, а затем вновь в рабочие полости двигателя. После выхода из форсунок 35 вращающегося распылителя топливо, пере- . мешиваясь с поступающим через передний осевой 7 и задний кольцевой центростремительный ВНА 8 предварительно сжатым в межлопаточных каналах рабочего колеса 9 воздухом, образуе основной (в отличие от циркулирующего в полостях замкнутой проточной системы двигателя) рабочий поток топливо-воздушной смеси. Через кольцевой канал, образованный передней 38 и задней

39 силовыми стенками входных каналов корпуса 6, поток топливо-воздушной смеси поступает в полость корпуса 40 безлопаточного 41 и лопаточного 42 кольцевых диффузоров, вращающихся вместе с корпусом 6 компрессора, В пусковом и последующих режимах работы двигателя вращение корпуса 6 осуществляется не только за счет крутящих моментов от пускового устройства и закрепленных на корпусе 6 лопастей 48 РВВ, но и за счет разности моментов количества движения потоков топливо-воздушной смеси на входе и на выходе из вращающегося вместе с корпусом 6 кольцевого лопаточного диффузора 42. Из лопаточного диффузора

42 поток топливо-воздушной смеси поступает во вращающиеся вместе с корпусом 6 патрубки 45 спиральных сборников воздуха, в которых равномерно разделяется на несколько частей, количество которых соответствует числу лопастей 48 PB8 двигателя.

Через центральные полости в патрубках 45 и в коаксиально установленных на них упорlUuz00I но-опорных подшипниках 46 шарнирного крепления лопастей 48 к корпусу 6 разделенные потоки топливо-воздушной смеси поступают в полости самих лопастей 48

PBB. В режиме запуска двигателя лопасти

48 автоматически устанавливаются на минимальные, нулевые углы, ограничиваемые в.последующих режимах работы двигателя упорами 47. Часть потока топливо-воздушной смеси, через щелевые заборники 64 во входных кромках лопаток диффузора 42 поступает в полость замкнутой проточной системы двигателя: через каналы 65 в образованные фланцами 50 и 51 кольцевые полости осевой разгрузки и смазки подшипников 46, через каналы 66 и 67 во входных кромках переднего 7 и заднего 8 ВНА с целью их противообледенительного обогрева, через каналы 68 в задней силовой стенке

54 корпуса 6 в образованную диафрагмой 55 и крышкой 56 кольцевую полость осевой разгрузки подшипников 4 и 5, через каналы

69 и 70 к внутреннему зацеплению венца к опорным подшипникам 4, 5; 10 и 11 с целью смазки и охлаждения последних, откуда к шестерням и подшипникам мультиплексора

16, завершая тем самым цикл циркуляционного течения в замкнутой проточной системе двигателя. Утечки циркулирующего потока топливо-воздушной смеси из замкнутой проточной системы двигателя предотвращаются радиальными контактными уплотнениями 49, 52 и 53, гребешковыми воздушными лабиринтными уплотнениями

57 и радиально-торцовыми контактными уплотнениями 58 и 59. Применением спиральных, винтовых в пространстве канавок для элементов качения в упорно-опорных подшипниках 46 и радиальных контактных уплотнений 49, 52 и 53, допускающих осевые перемещения фланцев 50 вместе с лопастями 48 вдоль продольных осей подшипников

46 за счет циклических изменений объемов разделенных полостей разгрузки при неизменных величинах расхода через них циркулирующих потоков топливо-воздушной смеси, достигается осевая разгрузка подшипников 46 в режимах работы двигателя с циклически переменным угловым скоростям вращения лопастей 48, вызывающими циклически переменные величины центробежных сил, действующих на каждую лопасть PBB в отдельности, Эффективность работы систем осевой разгрузки подшипников 4, 5 и 46 достигается наличием разгрузочных отверстий 60, 43 и 44 в силовых стенках 54,38 и 39 корпуса 6 компрессоров, обеспечивающих разность давления циркулирующего потока топливо-воздушной смеси в полостях разгрузки и поступающего в

10 l5

55 двигатель через осевой 7 и кольцевой 8 BHA воздуха по обе стороны диафрагмы 55 и фланцев 50 соответственно. С целью использования внешних и внутренних окружных и поперечных (в сечениях лопастей) сил и моментов, действующих на каждую в отдельности лопасть 48 PBB для циклических изменений величин углов их установки, а также с целью совмещения направления действия суммарного вектора всех радиальных, осевых и окружных сил, действующих на каждую лопасть РВВ, с продольными осями подшипников 46 и коаксиально установленных на них элементов конструкции узлов осевой разгрузки подшипников 46 их оси расположены под соответствующими углами к меридиональной плоскости сечения двигателя и к окружной плоскости вращения РВВ, Выполнение стенок каналов 73 и передних кромок силовых частей 71 лопастей 48 саблевидной в плане формы обеспечивает полное устранение окружных силовых взаимодействий между разделенными потоками топливо-воздушной смеси и стенками каналов 73 в виде кориолисовых сил инерции, возникающих со стороны разделенных потоков в их относительных центробежных перемещениях при радиальной в плане форме каналов. Аналогично процессам сжатия в кольцевом безлопаточном диффузоре 41 за счет снижения абсолютной скорости движения разделенных потоков топливо-воздушной смеси в полостях саблевидных каналов 73 силовых частей 71 лопастей 48 продолжается процесс сжатия разделенных потоков до давления, соответствующего пусковому режиму работы двигателя. Установленные на входе в камеры 74 сгорания лопастей 48 и снабженные датчиками давления воспламенительные устройства 76 поджигают топливо-воздушную смесь. Проходя через жаровые трубы 75, потоки рабочего тела, отличающиеся от потоков топливо-воздушной смеси высоким теплосодержанием, поступают к критическим сечениям сопловых аппаратов 92 попастей 48, где разгоняются до местной звуковой, а в закритических сечениях до сверхзвуковой скорости истечения из со-. пловых аппаратов 92. Сверхзвуковые потоки рабочего тела поступают в смесительные камеры эжекторных устройств 91, в которых перемешиваются с ниэконапорными потоками воздуха, поступающими иэ пограничного слоя лопастей PBB через продольные щели 89. каналы 88 и 90 со стороны "спинок" профилей силовых частей 71 и регулирующих створок 85 сопловой части 72 лопастей

48, В результате полного расширения на выходе из эжекторных устройств 91 сопло17

2002087

10

40

55 вых аппаратов 92 смещенные эжекторные потоки рабочего тела и воздуха покидают полости лопастей РВВ с существенно приращенной величиной массового расхода и с еще значительной скоростью относительного истечения в сторону, противоположную направлению вращения лопастей PBB. При этом на каждую лопасть P В В действуют увеличенные эжекторными устройствами 91 реактивные силы, направленные в сторону вращения PBB и характеризуемые ниже как внешние окружные силы. Одновременно с эжекторным увеличение реактивных сил тяги сопловых аппаратов 92 за счет распределенного отсоса через щели 89, каналы 88 и

90 воздуха из пограничного слоя лопастей в предлагаемой конструкции PBB реализуются активные системы управления пограничным слоем (УПС) лопастей 48, существенно снижающие величины внешних окружных аэродинамических сил сопротивления вращению каждой лопасти PBB. Эффективность охлаждения лопастей 48 PBB обеспечивается наличием между ребрами

77 жесткости и наружными панелями 78 и

79 силовых частей 71 лопастей 48 проточных каналов 80, соединяющих входные щели 81 и 82 в комлевой части панелей 78 и 79 с полостями 86 принудительного охлаждения критических сечений створок 83, а полости 86 каналами 87 с закритическими сечениями и смесительными камерами эжекторных устройств 91 сопловых аппаратов 92.

После выходе двигателя на режим работы

"малый газ" пусковое устройство отключается и двигатель продолжает работать за счет мощности, развиваемой сопловыми аппаратами лопастей PBB и расходуемой на преодоление аэродинамических сил сопротивления вращению лопастей, на вращение корпуса 6 и рабочего колеса 9 компрессора, вспомогательных агрегатов 63 и на преодоление потерь е мультипликаторе 16. Управление последующими режимами работы двигателя производится за счет увеличения (изменения) расхода топлива через форсунки 26, а также за счет изменения углов установки лопастей 48 и углов отклонения регулирующих створок 85 сопловых аппаратов 92 лопастей РВВ, выполняемого изменением положения расположенной под обтекателем силового корпуса 1 двигателя втулки 93 автомата управления PBB. Переход двигателя в режим работы "вертикальный взлет" осуществляется соответствующими изменениями давления гидравлической жидкости в рабочих полостях силовых гидроцилиндров 95 и 96 первой и второй групп, осуществляющих одновременное осевое, наклонное и плоскопараллельное перемещение внутреннего невращающегося кольца 94 втулки 93.

Посредством подшипника 98 пространственное перемещение кольца 94 передается наружному вращающЕмуся с угловой скоростью корпуса 6 компрессора кольцу 97, а через рычаги 99 и сферические шарниры 100 и 101 жестко закреплены с комлевыми частями лопастей 48 подвижным фланцам 50. Установленные в полостях силовых лопаток кольцевого BHA 8 с возможностью осе