SE453936B - Munstycke for gasturbin-flygmotor - Google Patents

Description

35 40 453 936 g ta delarna av motorn för att förstöra flygplanet.

Det finns ett behov av en munstyckskonstruktion som inte bara möjliggör drift med och utan tänd ebk, utan också gör det möj- ligt att selektivt minska den infraröda utstrålningen från motorn.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett munstycke med variabel geometri, vilket munstycke kan användas vid drift både utan och med efterförbränning, och varmed man också kan minska den infraröda utstrålningen från den heta av- gasstrålen.

Enligt uppfinningen kan nämnda ändamål uppnås därigenom att mun- stycket av det inledningsvis omnämnda slaget uppvisar de i pa- tentkravets 1 kännetecknande del angivna särdragen. Vidareut- vecklande särdrag för uppfinningen framgår därjämte av kraven 2-5.

Föreliggande uppfinning - såsom den framgår av patentkraven - gör det alltså möjligt att ändra munstyckets geometri för att därmed klara driften utan och med efterförbränning, genom för- flyttning av klaffar, och gör det möjligt att minska infraröd- strålningen genom att öppna ytterligare luftinlopp som släpper in atmosfärsluft för kylning och avskärmning av den heta avgas- strålen.

Munstycket enligt föreliggande uppfinning kan installeras vid ett fast utblåsningsrör eller vid ett riktbart utblåsningsrör.

Munstycket enligt föreliggande uppfinning kan vidare installeras vid de riktbara främre munstyckena hos en motor såsom den av firma Rolls-Royce Limited tillverkade Pegasusmotorn, som avger kall eller genom efterförbränning upphettad förbiledningsluft (by-pass-luft).

Uppfinningen kommer nu att beskrivas medelst ett exempel under hänvisning till de bifogade ritningarna där fig. 1 schematiskt visar en gasturbinmotor försedd med ett munstycke med variabel geometri konstruerat i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 2 visar i större detalj en snittvy för en del av det bakre munstycket vid motorn enligt fig. 1. Fig. 3-7 visar alternativa munstycken till det i fig..2 visade. 10 15 20 25 30 35 3 453 936 Ö _' Hänvisning sker nu till figur 1 som schematiskt visar en gasturbin-flygmotor 10 som i strömningsriktningen omfattar en lågtrycksaxialkompressor 11, en högtrycksaxialkompressor 12, en förbränningskammare 13, en högtrycksturbin 14 som driver högtryckskompressorn 12, en lågtrycksturbin 15 som driver lâgtryckskompressorn 11, ett utblåsningsrör 16 med en efterbrännare 17, och ett munstycke 18 med variabel geometri konstruerat i enlighet med föreliggande uppfinning.

Hänvisning sker nu till figur 2 som visar att munstycket 18 omfattar två åtskilda kanaler bestående av utloppsröret 16 och en yttre kåpa 19. En ringformig axelsymmetrisk uppsätt- ning av klaffar 20 av ett första slag är anordnad nedströms utloppsröret 16.

Var och en av klaffarna 20 är vid sin uppströmsände sväng- bart fäst vid nedströmsänden av utloppsröret 16. Klaffarna 20 är utförda som plana plattor med trapetsform. Omväxlande klaffar 20a överlappar angränsande klaffar 20 för att bilda tätningsplattor som stänger för mellanrummen i omkrets- led mellan angränsande klaffar 20.

Nedströms klaffarna 20 är placerad en ringformig uppsätt- ning åtskilda klaffar 23. Var och en av dessa klaffar 23 är vid sin uppströmsände svängbart fäst vid nedströmsänden av en av klaffarna 20. Också i detta fall bildar omväxlande klaffar 23a tätningsplattor som tätande stänger för mellan- rummen mellan angränsande klaffar 23. Tätningsplattorna 23a är vid sina uppströmsändar svängbart förbundna med nedströms- änden av klaffarna 20a. Klaffarna 23a är försedda med rull- ningsorgan 24 som är monterade på en på klaffen 23a befint- lig fläns som sträcker sig genom mellanrummet mellan angrän- sande klaffar 23. Rullningsorganen 24 står i kontakt med utsidan av angränsande klaffar och hindrar såväl tätnings- plattorna 23a som tätningsplattorna 20a från att falla inåt.

Nedströmsändarna av klaffarna 23 och 23a är monterade att vara förskjutbara i förhållande till nedströmsänden av höljet 25. 10 15 20 25 30 35 453 936 4 a i Ett axiellt rörligt hölje 25 är anordnat nedströms kanalen 19, En luftinloppsöppning (eller -öppningar) 26 är anord- nad vid nedströmsänden av kanalen 19. öppningen kan sträcka sig runt hela periferin av kanalen 19 eller runt någon del därav.

Klaffarna 20 och 20a är försedda med organ, såsom en gemen- sam ring 27 och förbindelseorgan 28 som manövreras av skruv- domkrafter 29 šå att de kan svängas kring sina ledtappar oberoende av rörelsen av höljet 25. Andra organ för manövf rering av klaffarna 20 och 20a skulle kunna användas.

Samtliga, eller åtminstone vissa, av klaffarna 23 är för- sedda med öppningar 29 som stängs av dörrar 30. Dörrarna 30 är klaffar som vid sin uppströmsände är svängbart lagrade på samma axel som dess resp. andra klaff är svängbart in- fäst på vid de första klaffarna 20. Vid varje dörr 30 är svängbart fäst ett teleskopiskt förbindelseorgan eller en länk 31 som är förskjutbar i en slits 32 på dörren. För- bindelseorganen eller länkarna 31 är svängbart fästa vid höljet 25.

I drift, när efterbrännkammaren inte skall vara tänd, för- flyttas höljet 25 bakåt och inställes klaffarna 20, 20a så att de bildar en konvergent del av munstycket med en förträngning med minimalt genomströmningstvärsnitt. I detta läge, som visas i den övre delen av figur 2, avgränsar klaffarna 23, 23a ett brett divergerande parti. Längden pâ förbindelseorganen eller länkarna 31 är vald att hålla samt- liga dörrar öppna när höljet 25 är förskjutet längst bakåt, och klaffarna 20 tillsammans med dörrarna 30 bestämmer det minimala förträngningstvärsnittet. När höljet 25 intar detta läge är inloppet 26 öppet, och atmosfärsluft som inströmmar i hàlrummet mellan höljet 25 och klaffarna 20, 23 strömmar ut därifrån via mellanrummen som bildas av de öppna dörrarna 30. Härigenom reduceras den infraröda strålningen från avgasstrålen. Dörrarna 30 begränsar vidare den direkta "insynen“ mot de heta turbinerna sett från motorns bakre ände. 10 15 20 25 30 35 40 5 453 936 » - a För drift med tänd ebk. omställes klaffarna 20 så att de bildar ett förutbestämt genomströmningstvärsnitt hos för- trängningen, vilket är större än den genomströmningsarea som erfordras för flygning i underljudsområdet med släckt ebk., och höljet 25 förflyttas samtidigt framåt. Höljet 25 stänger till öppningen 26, och klaffarna 20 och 23 bildar ett konvergent och divergent munstycke. Dörrarna 30 hålls stängda medelst förbindelseorganen eller länkarna 31.

För flygtillstånd med överljudsmarschfart bildas ett kon- vergent-divergent munstycke genom att höljet 25 kvarhål- les i sitt främsta läge och klaffarna 20 svängs till ett läge där de avgränsar samma förträngningstvärsnitt som _ skulle erfordras för flygning medsfläckt ebk. i underljuds- omrâdet. Denna rörelse drar uppströmsändarna av klaffarna 23 inåt så att det bildas en mera divergent del av mun- stycket nedströms förträngningen, än som erfordras vid tänd ebk. Också i detta fall hålls dörrarna 30 stängda medelst förbindelseorganen eller länkarna 31.

När munstycket som visas i figur 2 är inställt för drift medsläfld; ebk. är ejektordörrarna 30 öppna. För drift med släfldzebk., utan dörrarna 30 i öppet läge, kan munstycket enligt figur 2 modifieras såsom visas i figur 3. Såsom fram- går av figur 3 är klaffarna 23 inte förbundna med det yttre höljet 25 vid sina nedströmsändar. Klaffarnas 23 inställ- ningsläge bestäms i stället med hjälp av en ringspännings- mekanism 32 av den typ som visas i figur 7. Ringspännings- mekanismen 32 omfattar en uppsättning av med varandra för- bundna länkorgan 33 och hävstänger 34 som manövreras medelst en eller flera ställmotorer 35. Såsom visas i figur 3 för- flyttas höljet 25 bakåt för att öppna luftintagen, och klaf- farna 20 inställes så att de avgränsar den korrekta tvär- snittsarean för förträngningen, och ringspänningsorganet 32 manövreras så att klaffarna 23 förs till ett läge i vilket de bildar en parallellkonfiguration nedströms förträngningen.

Hänvisning sker nu till figur 4 - 6 som visar ett munstycke i ejektortillstând, inställt för drift med skïkt ebk. resp. 10 15 20 25 30 453 936 s u i tillstànd för drift med tänd ebk. Klaffarna är monterade på en del 36, som kan vara fast eller axiellt rörlig, och varje klaff 23 är förbunden med delen 36 genom en svängbart monterad stötta 37. _ I det fall då delen 36 är fast, är ett manövreringsorgan liknande den gemensamma ringen 27, tryckstängerna 28 och motorerna 29 som visas i figur 2, anordnat att svänga klaffarna 20 kring deras ledinfästningar vid delen 36.

Detta leder i sin tur till injustering av läget för klaf- farna 23 och bringar dem att röra sig kring ändarna av stöttorna 37.

I det fall då delen 36 är axiellt rörlig, är fasta kammar 38 anordnade mot vilka kammar kamföljare 39 är verksamma, så att axiell rörelse av delen 36 medför rotation av klaf- farna 20 kring deras ledinfästningar till delen 36, såsom visas i figurerna 4 - 6, I båda fallen medför axiell rörelse av höljet 25 bakåt, relativt klaffarnas 20 punkt för svänginfästning vid delen 36, att länkorganen 31 trycker upp dörrarna 30 till öppet läge. Länkorganen 31 är teleskopiska och är förspända att undergâ förlängning, och pressar därigenom dörren till stängt läge när höljet 25 förs framåt..

Höljet 25 omfattar ett flertal svängbart lagrade klaffar 40 som vid sina uppströmsändar är monterade på en ring 41 med fast diameter, och som vid sina nedströmsändar är svängbart och förskjutbart monterade vid nedströmsändarna av klaffarna 23.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 453 936 n __» Patentkrav

1. Munstycke för gasturbin-flygmotor, omfattande åtskilda inre och yttre kanaler (16, 19), en eller flera luftinloppsöppningar (26) anordnade vid nedströmsänden av den yttre kanalen (19), ett rörligt hölje (25), som sträcker sig nedströms den yttre kanalen, en ringformig uppsättning första klaffar (20), där var- je klaff är svängbart fäst vid den inre kanalen (16), en ring- fcrmig uppsättning andra klaffar (23) av vilka varje klaff är svängbart fäst vid nedströmsänden av en av de första klaffarna (20) och vid sin nedströmsände står i glidkontakt med höljet (25), och ett första på de första klaffarna verkande manövre- ringsorgan för att tillsammans svänga dem kring deras ledin- fästningar relativt den inre kanalen (16) för att därigencm av- gränsa en konvergent förträngning av munstycket och samtidigt röra de andra klaffarnas (23) uppströmsändar, k ä n n e - t e c k n a t av att ett flertal av de andra klaffarna (23) är försedda med vardera en öppning (29) och en dörr (30) i var- je öppning (29), varvid varje dörr (30) vid sin uppströmsände är svängbart fäst till ett omrâde angränsande till de andra klaf- garnas (23) uppströmsände, ett flertal förbindelseorgan (31), där varje förbindelseorgan vid en ände är svängbart fäst vid höljet (25) och vid sin andra ände är svängbart fäst vid en av dörrarna (30) och ett andra pâ höljet (25) verkande manövrerings- organ för att förflytta höljet (25) till och från ett första lä- ge, där höljet (25) stänger igen inloppsöppningen eller -öpp- ningarna (26) till och från ett andra läge nedströms det förs- ta läget, där höljet frilägger den eller de nämnda öppningarna (26), och samtidigt bringar förbindelseorganen (31) att trycka upp dörrarna (30) till öppet läge, så att det bildas ett bland- ningsområde nedströms förträngningen, varigenom luft som in- strömmar genom luftinloppsöppningen eller -öppningarna (26) och öppningarna (29) i de andra klaffarna (23) blandas med heta ga- ser som strömmar genom munstyckets förträngning.

2. Munstycke enligt krav 1, k ä_n n e t e c k n a t av att 10 15 20 453 936 dörrarna (30) är svängbart fästa vid uppströmskanten av de and- 'ra klaffarna (23).

3. Munstycke enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att dörrarna (30) är svängbart fästa vid nedströmskanten av de förs- ta klaffarna (20).

4. Munstycke enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att alternerande (omväxlande) klaffar (20a och 23a) i vardera upp- sättningen av första och andra klaffar (20, 20a, 23, 23a) över- lappar angränsande klaffar (20, 23) och bildar tätningsplattor för att stänga för mellanrummen mellan angränsande klaffar (20, 23) och att organ (24) är anordnade för att hindra tätnings- plattorna (20a, 23a) från att falla inåt.

5. Munstycke enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att höljet (25) omfattar en ihålig, cylindrisk uppströmsdel, varvid en nedströmsdel av höljet omfattar ett flertal klaffar (40) av ett tredje slag, vilka är svängbart fästa vid höljets (25) uppströmsdel, och de andra klaffarna (23) är vid sin nedströms- ände svängbart fästa vid nedströmsänden av de tredje klaffarna (40).