35. Нерегулируемые и регулируемые реактивные сопла.

Нерегулируемые реактивные сопла чаще всего выполняют в виде конической оболочки (см. рис.40), приваренной к точеному фланцу, при помощи которого сопло крепится к выпускной или удлинительной трубе.

Рис. 41. Крепежные фланцы:

а- со сферическим фланцем; б- со сферическим кольцом; 1-кожух двигателя; 2 -сферический фланец; 3- соединительная планка; 4- сферическое кольцо;

5- удлинительная труба

Диаметр выходного сечения D₅ определяют на основании газоди­намического расчета, длину сопла L_c берут равной (0,2—0,4) D₅. Ми­нимальные гидравлические потери в сопле получаются при угле конус­ности =10-12°. При > 12° целесообразно профилировать сопло так, чтобы на его срезе угол равнялся нулю.

Сопло охлаждается воздухом, проходящим через кольцевую щель между выпускной трубой 5 и кожухом 4. Движение воздуха через ще­ли происходит за счет скоростного напора или под действием эжекции газа, выходящего из сопла.

Выходное устройство ТВД является наиболее простым по конструкции. Это объясняется тем, что в многоступенчатых турби­нах срабатывается почти весь теплоперепад, поэтому выходное устрой­ство служит в основном для отвода газа из двигателя. Наружный 9 (рис.42) и внутренний 7 кожухи соединены между собой шестью пусто­телыми стойками. К фланцу 8 крепится стекатель. Вместе с газоотводящей трубой самолета эти детали образуют выходную часть газового тракта двигателя. Стойки 2 внутренним концом приварены к манжетам кожуха 7, а другим свободно входят в манжеты 5 кожуха 9, что обеспе­чивает свободу тепловых расширений деталей.

К наружному кожуху приварены передний фланец 3 для крепления выходного устройства к сопловому аппарату турбины и задний 6 для крепления газоотводящей трубы, являющейся элементом самолета, наружный кожух имеет восемь штуцеров для установки термопар, замкнутая полость внутреннего кожуха суфлируется с атмосферой че­рез срез вершины конуса стекателя.

Регулируемые дозвуковые реактив­ные сопла подразделяют по способу регулирования выходного сечения.

Сопло с подвижным центральным телом (рис.43, а). Центральное тело спрофили­ровано таким образом, что при пе­ремещении его из сопла площадь вы­ходного сечения уменьшается, при пе­ремещении внутрь сопла увеличивает­ся. Перемещение этого тела (иглы) осуществляется специальным меха­низмом с гидравлическим или элек­трическим приводом. Недостатком та­кого сопла является сложность кон­струкции, перегрев механизма пере­мещения иглы и сравнительно боль­шой вес.

Двухстворчатое сопло может иметь различные формы ство­рок в прикрытом положении (рис. 43, б): плоские, овальные или круг­лые. Преимуществом таких устройств является простота самого сопла и управляющего механизма, а недостат­ком — несколько повышенные гид­равлические потери, определяемые формой поперечного сечения сопла, и неравномерный нагрев, вызываю­щий коробление створок и затрудня­ющий их уплотнение, что ведет к бес­полезной утечке газа.

Многостворчатое сопло (рис. 43, б) создает форму по­перечного сечения струи, близкую к кругу во всех положениях Малые размеры створок позволяют сделать их достаточно жесткими' что предохраняет от коробления. Силы, действующие на каждую створ­ку, меньше, чем при двухстворчатом сопле. Упрощается конструкция шарниров крепления. Нагрузки от створок более равномерно распределяются по периметру заднего фланца. Недостатком такого сопла является необходимость большого числа створок, что увеличивает число стыков и ведет к усложнению механизма управления

У двигателей с ФК, устанавливаемых на сверхзвуковых самолётах, реактивное сопло должно иметь регулируемую площадь проходных сечений. Регулированием площади крити­ческого и выходного сечений сопла подвижными венцами створок достигают оптимальных значений параметров турбокомпрессора и форсажной камеры. Это также позволяет снижать потери тяги от недорасширения или перерасширения потока на основных и нерасчётных ре­жимах работы двигателя. На форсажных режимах струя нагретого газа требует раскрытия сопла во избежание возникновения помпажа в компрессоре и для исключения возможности перегрева лопаток и дисков турбины .