Шевронное реактивное сопло газотурбинного двигателя

Шевронное реактивное сопло газотурбинного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к реактивным соплам с устройствами подавления шума.

Известен газотурбинный двигатель с реактивным соплом, выходная кромка которого выполнена не прямолинейной в окружном направлении, а в виде зубцов, при этом в стенках выхлопного канала выполнена перфорация в виде отверстий. (Патент US №6640537, F02K 1/40).

Недостатком известной конструкции является недостаточные ресурс и ремонтопригодность реактивного сопла, недостаточная эффективность шумоглушения, а также ухудшение характеристик двигателя из-за утечек из проточной части сопла через перфорацию в стенках канала.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является сопло для выпуска газовой струи, содержащее выхлопную трубу с множеством смежных шевронов, расположенных на заднем конце выхлопной трубы, где каждый из шевронов имеет треугольную конфигурацию с основанием, жестко соединенным с задним концом выхлопной трубы (Патент RU №2213240, F02K 1/40) - прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является недостаточные ресурс и ремонтопригодность, а также недостаточная эффективность шумоглушения.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении ресурса и ремонтопригодности сопла газотурбинного двигателя, а также в повышении эффективности шумоглушения реактивной струи.

Сущность технического решения в том, что в шевронном реактивном сопле газотурбинного двигателя, содержащем выхлопную трубу, на выходном торце которой расположено множество смежных шевронов, согласно изобретению, шевроны выполнены съемными в виде отдельных деталей с креплением к наружной или к внутренней, или с чередованием к обеим поверхностям выхлопной трубы с возможностью их замены, при этом на шевронах выполнены, по крайней мере, по одному рассекателю в виде плоских в продольном сечении пластин.

Выполнение шевронов съемными в виде отдельных деталей с креплением к наружной или к внутренней или с чередованием к обеим поверхностям выхлопной трубы с возможностью их замены повышает ресурс и ремонтопригодность сопла путем обеспечения замены шевронов в процессе эксплуатации.

Выполнение на шевронах, по крайней мере, по одному рассекателю в виде плоских в продольном сечении пластин позволяет повысить эффективность шумоглушения струи за счет разницы скоростей, вследствие которой образуется вихрь, увеличивающий степень смешения потоков, тем самым уменьшая шум.

На фиг.1 изображен общий вид реактивного сопла.

На фиг.2 - элемент `I на фиг.1 в увеличенном виде (шеврон с рассекателями).

Реактивное сопло 1 газотурбинного двигателя имеет на выходном торце 2 шевроны 3, каждый из которых крепится индивидуально к соплу с помощью крепежных элементов 4. Шевроны 3 являются продолжением сопла 1 и образуют его выходное сечение. Шевроны 3 могут иметь треугольную, трапециевидную или любую другую форму. На каждом из шевронов 3 выполнены, по крайней мере, по одному рассекателю 5 в виде плоских в продольном сечении пластин. Количество рассекателей, устанавливаемых на каждый из шевронов, может быть от одного до четырех. Рассекатели 5 могут располагаться на шевроне параллельно друг другу, могут образовывать сужающийся (конфузорный) или расширяющийся (диффузорный) каналы 6. Рассекатели 5 могут устанавливаться как с наружной стороны шеврона 3, так и с внутренней, или с той и с другой сторон одновременно.

При работе газотурбинного двигателя шевроны 3 на выходном торце имеют значительные знакопеременные нагрузки, в результате которых во время эксплуатации могут возникнуть дефекты (трещины, коробление и др.), поэтому выполнение шевронов 3 отдельно от сопла 1 с креплением с помощью крепежных элементов 4 позволяет выполнить замену шевронов в процессе эксплуатации, что повышает ресурс и ремонтопригодность сопла. Применение шевронов 3 в сочетании с рассекателями 5, установленными на шевронах, позволяет получить заметное снижение шума струи при незначительном возрастании потерь тяги в двигателе. При обтекании шевронов 3 создаются условия для появления взаимного скоса двух потоков: основного потока газа, истекающего из сопла, и потока воздуха, идущего по наружной обечайке сопла. В результате этого возникает разность скоростей двух потоков, которая сопровождается вихреобразованием, что, как известно, приводит к снижению уровня шума. Рассекатели 5, расположенные на шевронах 3, усиливают процесс вихреобразования. Результаты испытаний указанной выше конструкции показали, что использование сопла с шевронами и с расположенными на них рассекателями уменьшает уровень шума на ˜1,2 дБ по сравнению с использованием обычного сопла.

Шевронное реактивное сопло газотурбинного двигателя, содержащее выхлопную трубу, на выходном торце которой расположено множество смежных шевронов, отличающееся тем, что шевроны выполнены съемными в виде отдельных деталей с креплением к наружной или к внутренней, или с чередованием к обеим поверхностям выхлопной трубы с возможностью их замены, при этом на шевронах выполнено, по крайней мере, по одному рассекателю в виде плоских в продольном сечении пластин.