турбореактивный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности

Формула изобретения

Турбореактивный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности с расположенным в нижней по течению части внешней гондолы подвижным в осевом направлении кольцевым элементом и размещенным радиально внутри гондолы коническим центральным обтекателем, отличающийся тем, что обтекатель выполнен по его наружной поверхности на длине L с углом образующей конуса =15-25° на выходе из сопла наружного контура с плавным переходом к углу =0-15° на срезе обтекателя, причем L/l=0,5-2,5, где l - величина осевого перемещения кольцевого элемента внешней гондолы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к турбореактивным двигателям сверхвысокой степени двухконтурности авиационного применения.

Известен турбореактивный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности с нерегулируемым по площади соплом на выходе из двигателя (С.А.Вьюнов "Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей", стр.548, рис.13.3).

Недостатком известной конструкции является повышенная температура газа перед турбиной на взлетном режиме и увеличенный расход топлива из-за пониженного КПД вентилятора на крейсерском режиме в связи с большим расслоением линий рабочих режимов в земных и высотных условиях на характеристике вентилятора.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является турбореактивный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности с регулируемым по площади соплом наружного контура, с расположенным в нижней по течению части внешней гондолы подвижным в осевом направлении кольцевым элементом и размещенным радиально внутри гондолы коническим центральным обтекателем (патент WO №9612881 А1, F02K 1/09).

Недостатками известной конструкции, принятой за прототип, являются увеличенные осевые габариты и вес регулируемого по площади сопла и турбореактивного двигателя в целом из-за увеличенной величины перемещения в осевом направлении кольцевого подвижного элемента при регулировании проходной площади сопла наружного контура.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении осевых габаритов, веса и в повышении КПД турбореактивного двигателя сверхвысокой степени двухконтурности за счет профилирования наружной поверхности конического центрального обтекателя.

Сущность технического решения заключается в том, что в турбореактивном двигателе сверхвысокой степени двухконтурности с расположенным в нижней по течению части внешней гондолы подвижным в осевом направлении кольцевым элементом и размещенным радиально внутри гондолы коническим центральным обтекателем, согласно изобретению обтекатель выполнен по его наружной поверхности на длине L с углом образующей конуса =15°-25° на выходе из сопла наружного контура с плавным переходом к углу =0-15° на срезе обтекателя, причем L/l=0,5-2,5, где: l - величина осевого перемещения кольцевого элемента внешней гондолы.

Увеличение угла образующей конуса обтекателя на выходе из сопла наружного контура способствует уменьшению осевого перемещения подвижного кольцевого элемента внешней гондолы, что способствует снижению осевых габаритов и веса турбореактивного двигателя, однако излишнее увеличение угла может привести к отрыву потока и, как следствие, к повышению потерь тяги сопла наружного контура с соответствующим повышением удельного расхода топлива двухконтурного турбореактивного двигателя.

При <15° - возрастает вес и осевые габариты двухконтурного турбореактивного двигателя сверхвысокой степени двухконтурности, а при >25° - возрастают гидравлические потери тяги из сопла наружного контура.

Для снижения потерь тяги сопла наружного контура угол образующей конуса наружной поверхности центрального обтекателя изменяется вниз по течению потока от =15-25° до =0-15°.

При <0° увеличивается осевая длина двигателя и потери тяги сопла внутреннего контура.

При >15° возрастают гидравлические потери тяги сопла наружного контура.

На фиг.1 изображен продольный разрез турбореактивного двигателя сверхвысокой степени двухконтурности.

На фиг.2 - элемент l на фиг.1 в увеличенном виде.

Турбореактивный двигатель 1 сверхвысокой степени двухконтурности состоит из вентилятора 2, канала наружного контура 3 с установленным на выходе регулируемым по площади соплом 4 наружного контура и канала внутреннего контура 5 с размещенными в нем компрессором низкого давления 6, компрессором высокого давления 7, камерой сгорания 8, турбиной высокого давления 9, турбиной низкого давления 10 и соплом внутреннего контура 11. Канал наружного контура 3 ограничен с внешней стороны гондолой 12, в нижней по течению потока воздуха 13 части которой расположен подвижный в осевом направлении кольцевой элемент 14 сопла 4, который при своем осевом перемещении на величину l может занимать крайние положения 15 и 16 с минимальной проходной площадью сопла F₁ и с максимальной проходной площадью сопла F₂ соответственно. Радиально кольцевому элементу 14 на выходе из сопла 4 расположен конический центральный обтекатель 17, который по наружной поверхности 18 на выходе из сопла 4 наружного контура 3 выполнен на длине L с углом образующей конуса с плавным переходом к углу на срезе обтекателя внутреннего контура 17.

Работает устройство следующим образом. При работе турбореактивного двигателя сверхвысокой степени двухконтурности 1 на взлетном режиме сопло 4 наружного контура 3 максимально открыто и занимает положение 16 с максимальной площадью F₂, что увеличивает КПД вентилятора и снижает температуру газа перед турбиной высокого давления 9. С увеличением скорости полета, при переходе на крейсерский режим, сопло 4 наружного контура 3 закрывается и подвижный кольцевой элемент 14 перемещается в расположение 15 с минимальной площадью F₁, что способствует повышению КПД вентилятора 2 и снижению удельного расхода топлива двигателя 1. Из-за увеличенного угла образующей конуса на участке L обтекателя 17 величина осевого перемещения l кольцевого элемента 14 минимальна, что способствует уменьшению веса и осевых габаритов двигателя 1. Благодаря плавному переходу от угла образующей конуса =15-25° на выходе из сопла наружного контура 4 к углу =0-15° на срезе обтекателя 17 потери тяги сопла 4 минимальны, что способствует повышению КПД двигателя 1.