RU2623705C1

RU2623705C1 - All-track nozzle

Info

Publication number: RU2623705C1
Application number: RU2016118678A
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Вовк; Сергей Петрович Куница; Виталий Николаевич Привалов; Виктор Михайлович Чепкин
Original assignee: Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО"
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2017-06-28

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: all-track nozzle contains the nozzle installed between the afterburner and jet engine nozzle housing in the form of a paste consisting of a fixed section and a swivel, able to rotate around the longitudinal axis of the engine, as well as the deviant part of the nozzle with controls in the form of power hydraulic cylinders. A rotation mechanism is made in the form of a chain transmission wheel which is on the fixed section of the Insert. The articulated section docked double circuit on the ends dampers installed between stationary and rotating insert sections installed contact seal. The fluid input power hydraulic cylinders set pieces of the nozzle is done on a flexible dual-nejelastichnomu high pressure pipeline containing rigid tube with collected in circuit bending is carried out by turning the tube relatively to the adapters.

EFFECT: invention of the rotating mechanism is designed to simplify the all-track nozzle and increase its reliability, and enables supply of fluid to the power cylinders set pieces of the nozzle.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей (ТРД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely to the design of nozzles of turbojet engines (turbojet engines).

Известно сопло ТРД, содержащее установленный между форсажной камерой и реактивным соплом двигателя корпус в виде вставки, состоящей из неподвижной секции и поворотной, способной вращаться вокруг продольной оси двигателя, причем механизм поворота выполнен в виде ряда роликов, установленных на корпусе двигателя, оси вращения которых размещены вдоль оси двигателя, и направляемого роликами троса, прикрепленного к корпусу сопла, концы которого прикреплены к катушкам, установленным на корпусе двигателя, и соединены с силовыми цилиндрами, причем оси катушек размещены поперек продольной оси двигателя (см. патент RU 2375600 класса F02K 1/78, опубл. в 2009 г.).Known nozzle turbojet engine containing installed between the afterburner and the jet nozzle of the engine housing in the form of an insert consisting of a fixed section and a rotary, capable of rotating around the longitudinal axis of the engine, the rotation mechanism is made in the form of a series of rollers mounted on the engine housing, the axis of rotation of which are located along the axis of the engine, and a cable guided by rollers, attached to the nozzle body, the ends of which are attached to coils mounted on the engine body, and connected to power cylinders, etc. than the coil axis arranged transversely to the longitudinal axis of the engine (see. Patent RU 2,375,600 class F02K 1/78, publ. in 2009 YG).

Недостатком известного устройства является большой ход гидроцилиндров и повышенные нагрузки на катушках, что значительно увеличивает габариты конструкции.A disadvantage of the known device is the large stroke of the hydraulic cylinders and increased loads on the coils, which significantly increases the dimensions of the structure.

Кроме того, изменение вектора тяги двигателя осуществляется отклоняемой частью сопла. Из уровня техники известно, что отклонение сопла осуществляется с помощью силовых гидроцилиндров, к которым по трубопроводам подводится рабочая жидкость. В случае, когда изменение вектора тяги двигателя осуществляется только посредством отклоняющейся части сопла, подвод рабочей жидкости к силовым гидроцилиндрам осуществляется по жестким трубопроводам. Однако на всеракурсном сопле, где изменение вектора тяги осуществляется также поворотной частью сопла, вращающейся вокруг продольной оси двигателя, для подвода рабочей жидкости к силовым гидроцилиндрам отклоняемой части сопла необходимо использовать гибкий трубопровод.In addition, the change in the thrust vector of the engine is carried out by the deflected part of the nozzle. From the prior art it is known that the nozzle is deflected using power hydraulic cylinders, to which the working fluid is supplied through pipelines. In the case when the thrust vector of the engine is changed only by means of the deviating part of the nozzle, the supply of working fluid to the power hydraulic cylinders is carried out through rigid pipelines. However, on a multi-angle nozzle, where the thrust vector is also changed by the rotary part of the nozzle rotating around the longitudinal axis of the engine, it is necessary to use a flexible pipe to supply the working fluid to the power cylinders of the deflected part of the nozzle.

Задачей изобретения является упрощение конструкции поворотного механизма всеракурсного сопла и увеличение его надежности, а также создание гибкого неэластичного трубопровода высокого давления для подвода рабочей жидкости к силовым цилиндрам отклоняемой части сопла.The objective of the invention is to simplify the design of the rotary mechanism of the multi-angle nozzle and increase its reliability, as well as the creation of a flexible non-elastic high-pressure pipeline for supplying the working fluid to the power cylinders of the deflected part of the nozzle.

Указанная задача решается тем, что в известном всеракурсном сопле, содержащем установленный между форсажной камерой и реактивным соплом двигателя корпус в виде вставки, состоящей из неподвижной секции и поворотной, способной вращаться вокруг продольной оси двигателя, а также отклоняемую часть сопла со средствами управления в виде силовых гидроцилиндров, согласно изобретению механизм поворота выполнен в виде цепной передачи, привод которой находится на неподвижной секции вставки, на поворотной секции закреплена двойная цепь, на концах которой установлены демпферы, между неподвижной и поворотной секциями вставки установлено контактное уплотнение, а подвод рабочей жидкости к силовым гидроцилиндрам отклоняемой части сопла осуществляется по гибкому неэластичному двухканальному трубопроводу высокого давления, содержащему жесткие трубки с переходниками, собираемые в цепь, изгиб которой осуществляется посредством поворота трубок относительно переходников.This problem is solved by the fact that in the well-known multi-angle nozzle comprising a housing in the form of an insert consisting of a fixed section and a rotary one capable of rotating around the longitudinal axis of the engine installed between the afterburner and the jet nozzle of the engine, as well as the deflectable part of the nozzle with power controls hydraulic cylinders, according to the invention, the rotation mechanism is made in the form of a chain transmission, the drive of which is located on the fixed section of the insert, a double chain is fixed on the rotary section, at the ends which are equipped with dampers, a contact seal is installed between the fixed and rotary sections of the insert, and the working fluid is supplied to the power cylinders of the deflected part of the nozzle by means of a flexible non-elastic two-channel high-pressure pipeline containing rigid tubes with adapters assembled into a circuit, the bending of which is carried out by turning the tubes relative to adapters.

Выполнение механизма поворота в виде цепной передачи позволяет использовать в качестве механизма привода поворота сопла червячный привод, который в отличие от гидроцилиндров имеет постоянный объем (нет выдвижных частей), что позволяет осуществлять поворот сопла на угол ±90° в значительно меньших (по сравнению с гидроцилиндрами) габаритах.The execution of the rotation mechanism in the form of a chain transmission allows the use of a worm drive as a nozzle rotation drive mechanism, which, unlike hydraulic cylinders, has a constant volume (there are no retractable parts), which allows the nozzle to be rotated by an angle of ± 90 ° to much smaller (compared to hydraulic cylinders ) dimensions.

Использование двойной цепи увеличивает надежность конструкции в случае разрыва одной из цепей за счет резервирования ответственной функции передачи крутящего момента.The use of a double chain increases the reliability of the structure in the event of a break in one of the chains due to the reservation of the responsible torque transmission function.

Установка демпферов на концах цепи увеличивает надежность конструкции за счет снижения пиковых нагрузок на цепь в моменты начала и окончания движения.The installation of dampers at the ends of the chain increases the reliability of the structure by reducing peak loads on the chain at the moments of the beginning and end of movement.

Наличие контактного уплотнения между неподвижной и поворотной секциями вставки значительно уменьшает утечки рабочего тела (газа), чем достигается увеличение КПД газотурбинного двигателя в целом. Также наличие уплотнения позволяет улучшить температурное состояние роликов поворотного устройства, что увеличит надежность и ресурс конструкции.The presence of a contact seal between the fixed and rotary sections of the insert significantly reduces the leakage of the working fluid (gas), thereby achieving an increase in the efficiency of the gas turbine engine as a whole. Also, the presence of seals allows to improve the temperature state of the rollers of the rotary device, which will increase the reliability and service life of the structure.

Использование гибкого неэластичного трубопровода высокого давления для подвода рабочей жидкости к силовым гидроцилиндрам отклоняемой части сопла позволяет осуществлять управление отклоняемой частью сопла при вращении поворотной секции всеракурсного сопла.The use of a flexible non-elastic high-pressure pipeline for supplying a working fluid to the power cylinders of the deflected part of the nozzle allows controlling the deflected part of the nozzle during rotation of the rotary section of the all-angle nozzle.

Выполнение гибкого неэластичного трубопровода высокого давления в виде жестких трубок с переходниками, собираемыми в цепь, изгиб которой осуществляется посредством поворота трубок относительно переходников, позволяет подводить и отводить рабочую жидкость высокого давления в гидроцилиндры управления отклоняемой части сопла при вращении поворотной секции всеракурсного сопла.The implementation of a flexible non-elastic high-pressure pipeline in the form of rigid tubes with adapters assembled into a circuit, the bending of which is carried out by turning the tubes relative to the adapters, allows the high-pressure working fluid to be introduced and discharged into the control cylinders of the deflected part of the nozzle during rotation of the rotary section of the multi-angle nozzle.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фигурами 1-3.The invention is illustrated by figures 1-3.

Фиг. 1 - общий вид всеракурсного сопла.FIG. 1 is a general view of an all-angle nozzle.

Фиг. 2 - устройство демпфера (в двух положениях).FIG. 2 - damper device (in two positions).

Фиг. 3 - гибкий неэластичный двухканальный трубопровод высокого давления.FIG. 3 - flexible inelastic two-channel high-pressure pipeline.

Поворотное сопло ТРД содержит неподвижную 1 и поворотную 2 секции вставки на корпусе двигателя между форсажной камерой и реактивным соплом (на чертеже не указаны). На неподвижной секции 1 установлен корпус приводной шестерни 3, который дополнительно зафиксирован кронштейнами 4. В корпусе приводной шестерни 3 установлен вал приводной шестерни 5, на который установлена двойная шестерня 6. Привод шестерни осуществляется от привода 7, например червячного (или иного), через рессору 8. Двойная шестерня 6 входит в зацепление с двойной цепью 9 поворотной секции 2. В поворотной секции 2 установлены воспринимающие радиальную нагрузку ролики 10 и воспринимающие осевую нагрузку ролики 11. Также в поворотной секции 2 установлено секторное контактное уплотнение 12, которое за счет пружин (на чертеже не указаны) поджимается к элементу неподвижной секции 1.The rotary nozzle of the turbojet engine contains a fixed 1 and a rotary 2 section of the insert on the engine housing between the afterburner and the jet nozzle (not shown in the drawing). On the fixed section 1, the drive gear housing 3 is mounted, which is additionally fixed by the brackets 4. In the drive gear housing 3, the drive gear shaft 5 is mounted, on which the double gear is mounted 6. The gear drive is driven from the drive 7, for example, a worm gear (or another), through a spring 8. The double gear 6 engages with the double chain 9 of the rotary section 2. In the rotary section 2 there are installed the rollers 10, which receive the radial load, and the rollers, which receive the axial load, 11. Also in the rotary section 2 anovleno sectoral lip seal 12, which is due to the springs (not shown in the drawing) is urged toward the fixed section member 1.

Двойная цепь 9 крепится к поворотной секции 2 через демпферы 13. Каждый демпфер 13 состоит из рычага 14, к которому крепится двойная цепь 9 с одной стороны и верхнее тарельчатое седло 15 с другой стороны. Верхнее тарельчатое седло 15 опирается на пружину 16, которая, в свою очередь, опирается на нижнее тарельчатое седло 17 на поворотной секции 2. В нижнем тарельчатом седле 17 установлен ограничитель перемещения 18.The double chain 9 is attached to the rotary section 2 through the dampers 13. Each damper 13 consists of a lever 14 to which the double chain 9 is attached on one side and the upper disk seat 15 on the other side. The upper disk seat 15 is supported by a spring 16, which, in turn, is supported by the lower disk seat 17 on the rotary section 2. A travel stop 18 is installed in the lower disk seat 17.

Гибкий неэластичный трубопровод высокого давления 19 связывает агрегаты управления соплом (на фигурах не указаны) и гидроцилиндры управления соплом (на фигурах не указаны).Flexible inelastic high pressure pipe 19 connects nozzle control units (not shown in the figures) and nozzle control cylinders (not shown in the figures).

Трубопровод высокого давления 19 состоит из переходника 20, служащего для поворота потока рабочей жидкости. К переходнику 20 с помощью ниппелей 21 присоединяются трубки 22. Трубки с ниппелями соединяются при помощью сварки. Ниппель 21 вставляется в переходник 20 с небольшим зазором и уплотняется с помощью колец 23. Возникающие вследствие высокого давления силы компенсируются стяжками 24, которые соединяются друг с другом с помощью штифта 25 и стопорного кольца 26.The high pressure pipe 19 consists of an adapter 20, which serves to turn the flow of the working fluid. Tubes 22 are connected to the adapter 20 by means of nipples 21. Tubes with nipples are connected by welding. The nipple 21 is inserted into the adapter 20 with a small gap and sealed with the help of the rings 23. The forces arising from the high pressure are compensated by the couplers 24, which are connected to each other by means of a pin 25 and a retaining ring 26.

Поворот сопла осуществляется как по часовой, так и против часовой стрелки относительно продольной оси ГТД. От привода 7 через рессору 8, вал приводной шестерни 5 и двойную шестерню 6 крутящий момент передается на двойную цепь 9, которая, в свою очередь, поворачивает поворотную секцию 2. Вращение поворотной секции 2 относительно корпуса осуществляется за счет воспринимающих радиальную нагрузку роликов 10. Передача осевой нагрузки сопла с поворотной секции 2 на неподвижную секцию 1 осуществляется воспринимающими осевую нагрузку роликами 11, а установка их в паре позволяет воспринимать как положительную, так и отрицательную осевую нагрузку.The nozzle is rotated both clockwise and counterclockwise relative to the longitudinal axis of the gas turbine engine. From the drive 7 through the spring 8, the shaft of the drive gear 5 and the double gear 6, the torque is transmitted to the double chain 9, which, in turn, rotates the rotary section 2. The rotation of the rotary section 2 relative to the housing is carried out by means of radial load sensing rollers 10. Transmission the axial load of the nozzle from the rotary section 2 to the stationary section 1 is carried out by the axial load-sensing rollers 11, and installing them in pairs allows you to perceive both positive and negative axial load.

Для снижения резких нагрузок на двойную цепь 9 оба ее конца прикреплены к соответствующему демпферу 13, которые поглощают энергию натяжения двойной цепи 9 за счет сжатия пружин 16, а для предотвращения ее соскальзывания демпферы 13 оборудованы ограничителями перемещения 18.To reduce the sharp loads on the double circuit 9, both ends are attached to the corresponding damper 13, which absorb the tension energy of the double circuit 9 by compressing the springs 16, and to prevent its slipping, the dampers 13 are equipped with movement limiters 18.

Для отклонения вектора тяги к силовым гидроцилиндрам отклоняемой части сопла подается рабочая жидкость, которая протекает в трубопроводе по двум трубкам и в переходнике поворачивается на 90°. Трубки могут свободно поворачиваться относительно переходника, и весь узел работает подобно кардану. Трубки и переходники собираются в цепь и образуют гибкий (неэластичный) двухканальный трубопровод высокого давления.To deflect the thrust vector, the working fluid is supplied to the power cylinders of the deflected part of the nozzle, which flows through two pipes in the pipeline and rotates 90 ° in the adapter. The tubes can freely rotate relative to the adapter, and the entire assembly works like a cardan. Tubes and adapters are assembled into a circuit and form a flexible (inelastic) two-channel high-pressure pipeline.

Изобретение позволяет упростить конструкцию поворотного механизма всеракурсного сопла и увеличить его надежность, а также обеспечить подвод рабочей жидкости к силовым цилиндрам отклоняемой части сопла.The invention allows to simplify the design of the rotary mechanism of the all-angle nozzle and increase its reliability, as well as to ensure the supply of working fluid to the power cylinders of the deflected part of the nozzle.

Claims

Всеракурсное сопло, содержащее установленный между форсажной камерой и реактивным соплом двигателя корпус в виде вставки, состоящей из неподвижной секции и поворотной, способной вращаться вокруг продольной оси двигателя, а также отклоняемую часть сопла со средствами управления в виде силовых гидроцилиндров, отличающееся тем, что механизм поворота выполнен в виде цепной передачи, привод которой находится на неподвижной секции вставки, на поворотной секции закреплена двойная цепь, на концах которой установлены демпферы, между неподвижной и поворотной секциями вставки установлено контактное уплотнение, а подвод рабочей жидкости к силовым гидроцилиндрам отклоняемой части сопла осуществляется по гибкому неэластичному двухканальному трубопроводу высокого давления, содержащему жесткие трубки с переходниками, собираемые в цепь, изгиб которой осуществляется посредством поворота трубок относительно переходников.An all-round nozzle containing a housing installed between the afterburner and the jet nozzle of the engine in the form of an insert consisting of a fixed section and a rotary one that can rotate around the longitudinal axis of the engine, as well as a deflectable part of the nozzle with controls in the form of power hydraulic cylinders, characterized in that the rotation mechanism made in the form of a chain drive, the drive of which is on the fixed section of the insert, on the rotary section is fixed a double chain, at the ends of which dampers are installed, between the fixed The contact seal is installed in the second and rotary sections of the insert, and the working fluid is supplied to the power cylinders of the deflected part of the nozzle through a flexible non-elastic high-pressure two-channel pipeline containing rigid tubes with adapters assembled into a circuit, the bending of which is carried out by turning the tubes relative to the adapters.