патент
№ RU 2641191
МПК F02K3/10

Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя

Авторы:
Коцюбинский Сергей Вадимович Равикович Юрий Александрович Матушкин Антон Алексеевич
Все (9)
Номер заявки
2016151245
Дата подачи заявки
26.12.2016
Опубликовано
16.01.2018
Страна
RU
Дата приоритета
16.06.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
1
Реферат

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к форсажным камерам авиационных турбореактивных двухконтурных двигателей со смешением потоков. Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя содержит корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями форсажного топлива, стабилизаторами пламени. Перед смесителем во втором контуре установлен дополнительный коллектор с распылителями. Распылители дополнительного коллектора располагаются посередине карманов смесителя, что обеспечивает создание топливовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха, равным аналогичному коэффициенту в горячем газе за турбиной. Изобретение позволяет получать газовый потока с требуемым коэффициентом избытка воздуха в любой точке сечения перед фронтовым устройством форсажной камеры, что упрощает задачу равномерного распределения форсажного топлива в поперечном сечении. 2 ил.

Формула изобретения

Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащая корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями форсажного топлива, стабилизаторами пламени, отличающаяся тем, что перед смесителем во втором контуре установлен дополнительный коллектор с распылителями, при этом распылители дополнительного коллектора располагаются посередине карманов смесителя.

Описание

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к форсажным камерам авиационных турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДДФ) со смешением потоков.

Известна форсажная камера ТРДДФ с лепестковым смесителем потоков и общей форсажной камерой (см., например, книгу "Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей" под ред. Хронина Д.В. - М: Машиностроение, 1989, с. 446).

Организация рабочего процесса в форсажных камерах ТРДДФ сопряжена с дополнительными трудностями. Смешение потоков горячего газа и холодного воздуха осуществляется перед стабилизаторами пламени, и в поперечном сечении камеры возникает существенная неравномерность газового потока по температуре, коэффициенту избытка воздуха и скорости. Эта неравномерность усиливается с увеличением скорости полета самолета, так как возрастает степень двухконтурности двигателя.

Применительно к форсированным режимам работы двигателя основными проблемами управления являются обеспечение и поддержание оптимального состава топливовоздушной смеси в форсажной камере сгорания (α∑opt). (Коршенко В.Н., Мосягин В.В., К вопросу о структуре газового потока во фронтовом устройстве форсажной камеры сгорания ТРДДФ. // Климовские чтения-2014: перспективные направления развития авиадвигателестроения: сборник докладов международной научно-технической конференции. В 2-х т. - СПб.: Изд-во «Скифия-принт», 2014. - Т. 1 - 19…31 с.).

Известна форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков, содержащая наружную и разделяющую контуры обечайки и размещенные во внутреннем контуре стабилизатор пламени и топливные форсунки. Контуры сообщены между собой ниже по потоку от среза стабилизатора пламени на расстоянии не менее ширины его полки (патент РФ №2209992, опубл. 10.08.2003 г.). Недостатком такой системы смешения является значительное увеличение длины форсажной камеры для обеспечения полноты горения топлива, подводимого к холодному воздуху второго контура, и отсутствие закона изменения расхода топлива в дополнительные форсунки. На бесфорсажных режимах работы двигателя холодный воздух плохо смешивается с горячим газом внутреннего контура, снижая эффективность двигателя.

Задачей изобретения является получение газового потока с требуемым коэффициентом избытка воздуха в любой точке сечения перед фронтовым устройством форсажной камеры.

Поставленная задача решается тем, что в известной форсажной камере двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащем корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями форсажного топлива, стабилизаторами пламени, согласно заявляемому изобретению, перед смесителем во втором контуре установлен дополнительный коллектор с распылителями, при этом распылители дополнительного коллектора располагаются посередине карманов смесителя.

Горячий газ, выходящий из турбины, имеет остаток воздуха, не участвовавший в горении в основной камере сгорания и определяемый с помощью коэффициента избытка воздуха

αокс.=GвI/Gт⋅L0

где GвI - количество воздуха, прошедшего через внутренний I контур;

Gт - количество топлива, сгоревшего в основной камере сгорания;

L0=14,9 - количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива.

Количество воздуха II контура GвII на различных режимах полета зависит от степени двухконтурности m. Для обеспечения равенства местных коэффициентов избытков воздуха на входе в форсажную камеру во второй контур перед смесителем распыляется дополнительное топливо пропорционально расходу топлива в основную камеру сгорания, умноженному на коэффициент степени двухконтурности.

Gт доп=Gт⋅m

При этом расход Gт доп отбирается от общего расхода форсажного топлива.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлены:

Фиг. 1. Разрез фросажной камеры двухконтурного турбореактивного двигателя.

Фиг. 2. Вид по стрелке А на смеситель с дополнительным коллектором.

Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков, содержащая корпус 1, дополнительный коллектор 2 с распылителями 3, смеситель 4, фронтовое устройство 5 с распылителями 2-го и 3-го контуров форсажного топлива 6, первый топливный коллектор 7 со стабилизаторами пламени 8, жаровую трубу 9 с экранами 10.

После запуска форсажной камеры горение топлива из 1-го топливного коллектора 7 за стабилизаторами 8 обеспечивает минимальный форсажный режим. Подача форсажного топлива из 2-го и 3-го коллекторов вызывает распыливание через распылители 6 при равномерном распределении топлива по поперечному сечению жаровой трубы 9 форсажной камеры, защищенной от высокой температуры экранами 10.

Дополнительный коллектор 2 установлен таким образом, чтобы его распылители 3 располагались посередине карманов смесителя 4.

Смешением продуктов горения из-за турбины и топливовоздушной смеси из карманов смесителя 4 при подаче определенного расхода топлива через дополнительный коллектор 2 и распылители 3 обеспечивается требуемый коэффициент избытка воздуха в любой точке сечения перед распылителями 6 и стабилизаторами 8 фронтового устройства 5 форсажной камеры.

Максимальный суммарный расход форсажного топлива всех четырех коллекторов соответствует расчетному для режима полного форсажа.

Распыливание топлива дополнительным коллектором 2 может быть использовано во всем диапазоне форсажных режимов работы двигателя, поскольку обеспечивает равномерное распределение коэффициента избытка воздуха в смеси воздуха и газов, поступающей во фронтовое устройство.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты