Турбореактивный двигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Уб 852 А(19) К 3/О 51) 5 РЕТЕН И тся к двигателестнно к реактивным м, но может быть ных областях, где ять принципы реакГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент СШАИ. 4803837, кл. Р 02 К 3/02, опубл, 1989.Авторское свидетельство СССРМ 1231987, кл. Г 02 С 6/12, 1985,Авторское свидетельство СССРМ 1456625, кл. Р 02 С б/12, 1987.Патент СШАМ 4778110, кл. Р 02 К 1/54, опубл, 1962.Заявка ФранцииМ 2608680, кл, Е 02 К 1/12, опубл. 1988.Заявка ВеликобританииМ 2194542, кл. Р 01 О 29/58, опубл. 1986,Патент СШАМ 3047255, кл. 244 - 55, опубл. 1962,Патент СССРГ 4. 372792, кл; В 64 С 29/00, 1968,Заявка ФранцииВ 2622931, кл. Р 02 К 9/86, опубл. 1989.Заявка ВеликобританииЬЬ 2196587, кл. В 64 С 15/02, опубл. 1981,Изобретение относроению, преимуществеавиационным двигателиспользовано и в смежпредполагается приментивного движения. Известны газотурбинные двигатели, содержащие корпус, компрессор, турбину, камеру сгорания, сопла и общий вал компрессора и турбины.Недостатком таких двигателей является фиксированное направление входящего и(57) Использование; в авиационной технике,а также в смежных областях транспорта, гдеприменяются принципы реактивного движения. Сущность изобретения: введение всостав турбореактивного двигателя элементов, позволяющих разворачивать компрес- .сор перпендикулярно набегающему потоку,а турбину - перпендикулярно заданному направлению истечения реактивной струи, 1з.п, ф-лы, 7 ил. выходящего потоков газов, которые при расчетном режиме работы должны совпадать с центральной осью двигателя, как зто схематично представлено на фиг.1. Отклонение потоков от оси приводит к нерасчетным режимам, которые часто реализуются на практике, например, при движении самолета с некоторыми, отличнь 1 ми от нуля, углами сколькения или атаки, а также при необходимости изменять направление истечения реактивной струи при маневрах.Известны турбинные агрегаты, в которых происходит разворот набегающего потока в цикле работы,В этих агрегатах направление двикения газового потока хотя и отличается .отпрямолинейного, но продолжает оставатьсяфиксированным, что схематично показанона фиг.2. Следовательно, не устраняютсянедостатки, присущие предыдущим аналогам.Известны различные механизмы, позволяющие отклонять реактивную струю эасоплом двигателя,Эти механизмы позволяют регулировать только направление истечения реактивной струи, требуя при атомзначительных энергетических затрат наразворот потока, но не позволяют регулировать направление потока, забираемого двигателем, что схематично представлено нафиг.З.Известны механизмы, позволяющиеосуществлять перемещения, в том числе иповороты, двигателя относительно транспортного средства.Недостатком этих механизмов являетсяжесткая связь направления движения газового потока внутри двигателя с конструкцией самого двигателя, Иными словами,если требуется изменить направление забора воздуха из атмосферы, не.меняя при этомнаправления выхлопа реактивной струи, тоуказанные механизмы такую задачу не решают, как это показано на фиг,4,Известны двигатели с переменной формой корпуса, как сохраняющие постоянноенаправление движения потока рабочего тела внутри себя, но улучшающие рекимы работы двигателя, так и изменяющие его,Такие технические решения по сущности ибольшинству совпадающих существенныхпризнаков наиболее близки к предлагаемому турбореактивному двигателю. Поэтомупрототип выбран из числа двигателей с переменной формой корпуса, Указанный прототип содержит подвижные модуликорпуса, причем первый, неподвижный, ивторой соединены таким образом, что обеспечивается вращение второго по отношению к первому вокруг общей продольнойоси, тогда как третий модуль имеет возможность поворачиваться относительно поперечной оси. Система поворота модулейимеет общий привод для их перемещения ификсации, что схематично изображено нафиг,5. Приведенный прототип заявлен каксопловой аппаратавиационного реактивного двигателя с угловым поворотным соплом.Цель изобретения - расширение расчетных режимов работы турбореактивногодвигателя, Эта цель изобретения является следствием актуальной технической задачинезависимого управления работой воздухо.заборного и выхлопного устройств, когда 5 набегающий поток атмосферного воздухадолжен быть всегда перпендикулярен плоскости вращения турбокомпрессора, а реактивная струя должна быть направлена так, что обеспечить заданный режим движения транспортного средства или выполнение заданного маневра, и может не совпадать снаправлением набегающего потока и, более того, изменяться в процессе функционирования двигателя, Аналогично может изменяться и направление набегающего потока (фиг.6). 20 ЗО 35 40 45 50 55 Указанная цель изобретения достигается введением в известный турбореактивный двигатель; содержащий неподвикный модуль корпуса 1 (см, фиг.7), приводы подвижных модулей турбины 3, приводы подвижных модулей компрессора 10, валтурбины 4, вал компрессора 6, компрессор 5, турбину 11, новых элементов: подвижныхмодулей компрессора 7, промежуточных валов 8, узлов соединения промежуточных валов 9, при этом привод подвикных модулейкомпрессора 10 связан с подвижными модулями компрессора 7, которые соединенымекду собой и с неподвикным модулем корпуса 1 подвикно и герметично с возможностью изменения конфигурации, промежуточные валы 8 соединены последовательно узлами соединения промежуточных валов 9, причем крайние промежуточные валы 8 1 и 8,2 связаны соответственно с валом компрессора 6 и с валом турбины 4 узлами соединения промежуточных валов 9. Узлы соединения промежуточных валов 9 могут быть выполнены, например, в виде сферических шарниров,Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется схемой, приведенной на фиг.7.Неподвижный модуль корпуса 1 жестко связан с самим движущимся средством и представляет собой в сущности полую конструкцию с двумя отверстиями, к одному из которых подвижно крепятся подвижные модули турбины 2, соединенные последовательно, как и в прототипе, с возможностью изменения их общей конфигурации, а к другому - подвижные модули компрессора 7, также соединенные последовательно и подвижно с возможностью изменения их общей конфигурации, Турбина 11 с валом турбины 4 размещается внутри конфигурации подвижных модулей турбины 2 с возможностью свободного вращения при изменении конфигурации. Компрессор 5размещается внутри конфигурации подвижных модулей компрессора 7 также с возможностью свободного вращения при изменении конфигурации и жестко соединен с валом компрессора, При этом в состав компрессора 5 с валом компрессора 6 и в состав турбины 11 с валом турбины 4 могут входить редукторы компрессора и турбины, предназначенные для изменения частоты вращения валов и величины передаваемого от турбины к компрессору крутящего момента,Подвижные модули турбины 2 связаны с приводом подвижных модулей турбины 3, а подвижные модули компрессора 7 связаны с приводом подвижных модулей компрессора 10, Приводы подвижных модулей 3 и 10 обеспечивают перемещение подвижных модулей турбины и компрессора и самих компрессоров 5 с валом компрессора 6 и турбины 11 с валом турбины 4; обеспечивая их поворот за счет изменения конфигу. рации.Передача крутящего момента от вала турбины 4 к валу компрессора 6 обеспечивается последовательно соединенными промежуточными валами 8, крайние из которых 8.1 и 8,2 соединены с валом компрессора 6 и с валом турбины 4 соответственно. Последовательное соединение промежуточных валов должно удовлетворять двум условиям; во-первых, промежуточные валы должны передавагь крутящий момент по ломаной осевой линии, а, во-вторых, промежуточные валы долкны размещаться внутри неподвижного модуля 1 и подвижных модулей турбины и компрессора, не мешая изменению общей конфигурации в пределах, определенных конкретной конструкцией.Первое требование обеспечивается введением узлов соединения промежуточных валов, выполненных, например, в виде сферических шарниров, причем при таком способе передачи крутящего момента равномерное вращение вала турбины 4 и вала компрессора 6, как крайних звеньев кинематической цепи, достигается ортогональным расположением сферических шарниров, число которых должно быть на единицу больше, чем число промежуточных валов. Возможна также передача крутящего момента по ломаной осевой линии с помощью различных муфт или других механизмов, Иными словами, эта частная техническая задача вполне реализуема, как, например, в карданных передачах автомобилей, где требуется равномерное вращение вала двигателя преобразовать в равномерное вращение осей колес с помощью двух сферических шарниров и одно 5 10 30 35 40 45 50 ния реактивной струи, Иными словами,55 расширяется диапазон расчетных режимов 15 20 25 го промежуточного карданного вала, оканчивающегося ортогонально расположенными звеньями сферических шарниров.Второе условие технически может быть реализовано, например, системой крепления промежуточных валов в подвижных модулях и неподвижном модуле, как, например, в автомобиле, где ось ведущих колес и карданный вал перемещаются относительно неподвижного вала двигателя в процессе преодоления неровностей дороги,Предлагаемый турбореактивный двигатель функционирует следующим образом.Набегающий воздушный поток А поступает в компрессор 5, который располагается внутри подвижных модулей компрессора 7. При этом подвижные модули компрессора 7 с помощью привода подвижных модулей компрессора 10 перемещаются в такое полокение, чтобы обеспечить перпендикуляр- ность направления набегающего воздушного потока А (см. фиг.7) плоскости вращения компрессора, или максимально близкое к такому расположение компрессора. Аналогично, привод подвижных модулей турбины 3 перемещает подвикные модули турбины 2 до тех пор, пока направление истечения реактивной струи не совпадет с заданным направлением В для выполнения необходимого маневра движущимся средством. В частном случае турбина может быть и неподвижной, что фиксируется тем же приводом подвижных модулей турбины 3,В неподвижном модуле корпуса располагается камера сгорания, которая геомгтрически может захватывать и часть подвижных модулей турбины и компрессора, В камере сгорания топливо сжигается в атмосферном воздухе, сжатом компрессором 5, горячие газы вращают турбину 11, энергия которой через систему подвижных валов 8 передается на компрессор для обеспечения непрерывного процесса сжатия атмосферного воздуха.Положительный эффект технического решения достигается за счет возможности разворота компрессора перпендикулярно набегающему потоку, а турбины - перпендикулярно заданному направлению истечеработы турбореактивного двигателя.Таким образом, за счет технического обеспечения возможности независимых поворотов компрессора и турбины достигнута цель изобретения, заключающаяся в расши 1776 а 2рении расчетных режимов работы турбореактивного двигателя,Формула изобретения 1. Турбореактивный двигатель, содеркащий неподвижный модуль корпуса, два подвижных модуля, имеющих приводы, компрессор и турбину с соответствующими валами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона расчетных режимов . работы, двигатель снабжен двумя дополнительными подвижными модулями, промекуточными валами, узлами их соединения с валами турбины и компрессора, компрессор и турбина размещены внутри подвижных модулей, герметично соединенных между собой и с неподвижным модулем корпуса, какдый привод подвижного модуля связан с одним дополнительным модулем, проме жуточные валы закреплены в неподвижноммодуле корпуса, подвижных модулях компрессора и турбины с возможностью их вращения и перемещения подви.кных модулей.10 2. Двигатель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что узлы соединения валов выполнены в виде сферических шарниров с ортогональным соединением звеньев, причем число шарниров четное.41776852 Составитель И.ВасиленкоРедактор Т.Шагова Техред М.Моргентал орректор Т.Палий П роизводс нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Га аказ 4109 ТиражВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР