9.3. Сверзвуковые регулируемые выходные устройства

В сверхзвуковых выходных устройствах необходимо регулировать критическое и выходное сечения сопла. Регулирование, как выходного, так и критического сечений может обеспечиваться изменением положения внутренней иглы (Рис.9.27,а) или створок (Рис.9,27, б), одновременным изменением положения иглы и створок (рис.9.27, в), изменением критического сечения, аэродинами­ческим поджатием (струей воздуха), а выходного сечения поворотом створок (рис.9.27,г). Наилучший эффект, получаемый от регулирования сопла, дости­гается при независимом изменении критического и выходного сечений, т. е. при использовании сопел со схемами регулирования, при­веденными на (Рис.9.27, в, г).

Рис.9.27. Схемы сверхзвуковых сопел: а – регулирование критического сечения иглой; б– створчатое регулирование; в – регулирование критического сечения иглой и выходного сечения створками; г – аэродинамическое регулирование критического сечения и створчатое регулирование выходного сечения

При этом случае усложняется система управ­ления и конструкция сопла. Поэтому могут использоваться сопла, у которых критическое сечение изменяется пропорционально выходному, т. е. сопла створчатого типа (Рис.9.28). Возможно использования сочетания любых схем.

Рис.9.28. Створчатое двухрядное сверхзвуковое сопло: 1 – силовой цилиндр; 2 – дозвуковые створки; 3 – кольцо; 4 – ролик; 5 – тяга; 6 – сверхзвуковые створки

Створчатое двухрядное сопло имеет два последовательно расположенных венца взаимно перекрывающихся створок (Рис. 9.28). Первый венец (створки 2) подобен сужающемуся створчатому венцу, а второй венец (створки 6) соответствует расширяющемуся участку сопла Лаваля. Створки второго венца подвешиваются шарнирно к створкам первого венца. В сопле этого типа площади критического и выходного сечений могут изменяться независимо одна от другой или в кинематической взаимосвязи.

9.4. Устройства для реверса и девиации тяги

Одним из наиболее эффективных средств уменьшения длины пробе­га самолетов с ГТД при посадке являются специальные реверсивные устройства, называемые реверсорами тяги. При помощи реверсора тяги поток раза за турбиной поворачивается и под некоторым углом (90—180°) выходит по направлению движения самолета. При этом создается отрицательная тяга, которая тормозит движение самолета при посадке. Кроме того, уменьшается время захода на по­садку в связи с возможностью увеличения угла планирования, повы­шается ресурс взлетно-посадочных устройств самолета (тормозов и покрышек колес) К реверсорам предъявляются следующие требования:

1. Величина отрицательной тяги не менее 35—40% максимальной положительной тяги.

2. Быстрое изменение тяги от отрицательной до положительной.

3. Неизменность режима работы двигателя при реверсировании.

4. Сохранение устойчивости и управляемости самолета при вклю­чении реверсоров.

5. Простая, надежная и легкая конструкция реверсора.

6. Небольшой нагрев силовых поверхностей самолета выходящей струей газа.

Реверсивные устройства различают как по месту поворота потока газа (с поворотом в выходном устройстве или за ним), так и по спосо­бу отклонения потока газа (с механическим или аэромеханическим способом Рис.9.29) .

На (Рис.9.29, а) реверсоры тяги установлены в выходном устройстве, что уменьшает гидравлические потери потока газа вследствие малой скорости его в момент поворота. На (Рис.9.29,а) отклонение потока осу­ществляется механически — закрытием створки 3 при одновременном открытии отклоняющей решетки 2.

На Рис.9.29,б представлена схема реверсора тяги с аэро­динамическим отклонением. Внутри выпускной трубы раз­мещены поворотные лопатки 4, которые в нерабочем положении устанав­ливаются по потоку. При включении реверса лопатки поворачиваются и направляют поток к отклоняющим решеткам 2, которые отклоняют его на угол 140— 150°. Отклоняющие решетки в нерабочем положении могут убираться в фюзеляж или гондолу двигателя.

На Рис.9.29,в поток отклоняет­ся аэродинамическим способом. Поток газа отклоняется с помощью струй воздуха, вводимых в ядро потока через стойку 5. Воздух для реверса тяги отбирается из компрессора двигателя (около 2—3% от общего расхода).

а б в

г д е

Рис.9. 29. Схемы реверсоров и девиации тяги: а - механический створчатый реверсор внутри выходного устройства; б - изменение вектора скорости поворотными лопатками; в- аэродинамический реверсор; г – изменение вектора скорости за счет закрутки потока; д– механические створчатые реверсоры установленные за соплом; е – девиаторы тяги; 1 –сопло; 2- отклоняющие решетки; 3 – поворотные створки; 4 – поворотные лопатки; 5 – стойка подвода воздуха; 6,7 – корпуса канала прямой и измененной тяги; 8 - заслонки

На (Рис.9.29,г) приведена схема реверсивного устройства с отклонением струи газа путём закрутки с помощью лопаток 4. При прямой тяге лопатки устанавливаются по потоку. При обратной тяге лопатки разворачиваются под углом к потоку, обеспечивая его закрутку и направление к отклоняющим решеткам 2.

Основным недостатком такого устройства является необходимость регулируемого сопла для сохранения постоянной температуры газа перед турбиной. Кроме того, затруднено крепление поворотных лопа­ток, усложнен механизм их поворота.

На Рис.9.29,д показаны реверсоры тяги, установленные за выход­ным устройством. Поток газа отклоняется механическим способом при помощи отклоняющих створок 3. При обратной тяге створки перекрывают газовый поток за выходным сечением сопла.

На Рис.9.30 приведено реверсивное устройство с отклоняющими решётками 1 и двух заслонок 2 с цилиндрической поверхностью. При прямой тяге заслонки закрывают решетки, при обратной тяге створки перекрывают газовый тракт и открывают отклоняющие решётки.

Рис.9.30. Реверсор тяги, расположенный перед выходным соплом двигателя: 1 –отклоняющие решетки; 2– створка; 3- тяга от силового цилиндра

Конструктивное выполнение реверсивного устройства за соплом с помощью поворотных створок приведено на Рис.9.31.

Отклоняющими элементами служат выдвигаемые назад створки 3. Створки представляют собой откидывающиеся части мотогондолы. В процессе включения реверсора створки вместе со щитками перемещаются по рельсам назад на необходимое расстояние и одновременно поворачиваются в рабочее положение. Перестановка створок и щитков осуществляется системой рычагов и гидравлических силовых цилиндров. Реверсоры с откидывающимися створками компактны, не требуют дросселирующих элементов, однако имеют повышенные потери отрицательной тяги вследствие большой скорости истечения газов, повышенную массу из-за большой потребной рабочей поверхности створок (не менее 200 % площади выходного сечения сопла) и больших нагрузок, действующих на створки и элементы силового привода.

Рис.9. 31. Реверсор тяги, расположенный за выходным соплом двигателя: 1 – силовой цилиндр; 2 – рычаг; 3 – створка

Девиация — изменение направления тяги путем отклонения потока газа на угол меньше 90° в сторону земли. При этом возникает верти­кальная составляющая тяги, позволяющая снизить посадочную ско­рость и, следовательно, уменьшить длину пробега самолета. Устрой­ство для девиации тяги Рис.9.29,е представляет собой дополнитель­ную реактивную трубу 7, установленную под углом к основной трубе 6. В трубу 7 газ направляется при помощи заслонок 3.

Устройства для девиации тяги могут также выполняться в виде гибкой металлической трубы, способной отклоняться на угол 90°.