[1]Изобретение относится к машиностроению, а именно к газотурбинным двигателям (далее по тексту ГТД), и установкам на их основе, предназначенным для получения момента вращения на валу, обеспечивающего вращение воздушных винтов летательных аппаратов (далее по тексту - ЛА), например, самолетов, вертолетов, беспилотных ЛА, и т.п.), и приводных валов их вспомогательных силовых установок, а также приводных валов агрегатов и механизмов наземных, и водных транспортных средств, электрогенераторов, насосов, компрессоров перекачивающих станций, а также холодильных установок, и т.д.
[2]Известны ГТД с центробежным компрессором, широко используемые для вращения винта, например, самолета - турбовинтовые двигатели (ТВД), или, например, вертолета - турбовальные двигатели (ТВаД), в которых вместо одной большой камеры сгорания используют несколько относительно небольших по размерам камер сгорания, расположенных неподвижно вдоль, и вокруг вала компрессора, и объединенных общей системой подачи топливовоздушной смеси, а так же системой истечения продуктов сгорания (см., например, ТВаД в avia-simply.ru>turbovalnij-dvigatel/, ГТД «J-31» фирмы «General Electric», ГТД «RB.41 Nene» фирмы «Rolls Royse», а так же: ГТД «РД - 45», ГТД «РД - 500», и ГТД «36 МТ», РОССИЯ).
[3]Однако многокамерные ГТД имеют ряд существенных недостатков.
[4]Во-первых, каждая камера сгорания этих ГТД выполнена в отдельном корпусе, что усложняет конструкцию, увеличивает габаритные размеры и массу двигателя, а также увеличивает рассеивание его тепловой энергии и затраты энергии двигателя на охлаждение камер сгорания.
[5]Во-вторых, расположение камер сгорания вдоль, и вокруг вала центробежного, или осевого компрессора, требует наличия в двигателе:
[6]- диффузора и трубопроводов, обеспечивающих подвод потока сжатого воздуха из компрессора в каждую камеру сгорания;
[7]- трубопроводов и газосборника, обеспечивающих поступление продуктов сгорания из каждой камеры сгорания в осевую/центростремительную турбину, осуществляющую привод компрессора, а затем в свободную осевую/центростремительную турбину привода трансмиссии и редуктора.
[8]Эти трубопроводы, диффузор и газосборник имеют определенную протяженность и, как правило, сложную геометрию проточного тракта, обуславливающую гидравлические потери энергии, приводящие к значительному снижению полного давления как в потоках сжатого воздуха, поступающих в каждую камеру сгорания, так и в потоках продуктов сгорания, поступающих из камер сгорания в турбину привода компрессора, и в свободную турбину привода вала трансмиссии и редуктора. Как следствие, потери в рабочем теле полного давления приводят к существенному снижению эффективности работы ГТД по мощности и экономичности.
[9]Кроме этого, такое расположение камер сгорания в ГТД приводит к существенному ограничению эффективности его работы по мощности и экономичности, так как турбина, обеспечивающая вращение компрессора, и свободная турбина, обеспечивающая вращение вала трансмиссии и редуктора, не позволяют реализовать высокие значения температуры, и сверхзвуковые скорости истечения продуктов сгорания из камер сгорания. Данное обстоятельство является принципиальным и указывает на самый существенный недостаток всех ГДТ (и, в особенности, в варианте ТВаД).
[10]К существенным недостаткам ГТД, используемым в варианте ТВаД, также относятся:
[11]- потеря не менее 10-15% энергии на создание малоэффективной для ЛА (например, вертолета) реактивной силы истекающих продуктов сгорания;
[12]- наличие в их конструкции свободной турбины с валом трансмиссии и редуктора, которые не только увеличивают габаритные размеры и массу двигателя, но и значительно ухудшают его компоновочные с ЛА характеристики, в том числе и из-за положения двигателя в ЛА (например, вертолете) относительно вала с несущим винтом.
[13]Существенно лучшими компоновочными характеристиками обладает двигатель с реактивной турбиной (WO 2007/129032, REACTION TURBINE ENGINE, опубликован 15.11.2007), содержащий корпус по меньшей мере с одним входным отверстием и по меньшей мере с одним выходным отверстием, и компрессорное устройство в виде центробежного нагнетательного вентилятора, выполненного с возможностью вращения на отдельном валу с помощью отдельного приводного устройства в первом направлении, а также реактивный элемент, установленный коаксиально с нагнетательным вентилятором и содержащий единую зону горения, при этом газы, выработанные этим горением, направлены в форсунки для обеспечения импульса вращения реактивного элемента в направлении, противоположном первому направлению.
[14]Использование в составе этого двигателя реактивного элемента с единой зоной горения, являющегося по сути относительно большой по размерам кольцевой камерой сгорания торообразной формы с общей зоной горения и вращающейся с большой скоростью, не позволяет обеспечить эффективную и надежную работу данного двигателя, так как в процессе его работы, наряду с низкочастотными колебаниями давления в его камере сгорания, обусловленными, как правило, смешением топлива с потоками сжатого воздуха, возникает акустическая неустойчивость горения топливовоздушной смеси, порождаемая возбуждением в такой камере сгорания интенсивных поперечных (радиальных и тангенциальных) высокочастотных колебаний давления в продуктах сгорания. В результате этого процесс горения в большой кольцевой камере сгорания становится пульсирующим, неустойчивым, вибрационным, что, в свою очередь, приводит к снижению мощности, экономичности и надежности работы двигателя. Вибрационное горение является автоколебательным, поэтому оно приводит к возникновению резонансных явлений, и, как следствие, к полному срыву процесса горения, что делает двигатель ненадежным.
[15]Дополнительными недостатками двигателя являются:
[16]- наличие отдельного вспомогательного приводного устройства для обеспечения вращения вентилятора в первом направлении, снижающего экономичность и надежность работы, и увеличивающего габариты и массу двигателя;
[17]- выполнение перед вентилятором, и соосно с ним, патрубка с двумя боковыми отверстиями, ограничивающего расход рабочего тела через вентилятор и тем самым снижающего эффективность работы двигателя.
[18]Наиболее близким по конструкции и назначению к заявляемому роторному газотурбинному двигателю (РГТД), является устройство «Турбина внутреннего сгорания» "Кузьмин" (ТВС, патент №2312238, опубл. 10.12.2007 г.), принятое в качестве прототипа.
[19]ТВС содержит центробежный воздушный компрессор, выполненный в виде закрытого центробежного рабочего колеса, и кольцевую камеру сгорания, образующую вместе с соплами реактивную турбину. Центробежный компрессор и реактивная турбина объединены в моноблок, вращающийся на одном валу с большой скоростью (согласно описанию - 60000 об/мин!) за счет реактивной силы истекающих из сопел газов.
[20]Из всех известных аналогов ТВС обеспечивает наилучшую компоновку с ЛА, а также и с другими устройствами, но при этом имеет существенные недостатки, заключающиеся в низкой эффективности (по мощности и экономичности) и низкой надежности работы.
[21]Низкая эффективность и низкая надежность работы ТВС обусловлены, в первую очередь, конструктивными недостатками вращающейся кольцевой камеры сгорания, заключающимися в том, что общая для всех сопел кольцевая камера сгорания, имеющая общую зону горения торообразной формы, не обеспечивает необходимое смесеобразование воздуха и топлива с требуемыми термодинамическими параметрами, надежное воспламенение и устойчивое, регулируемое горение топливовоздушной смеси с высокими значениями скорости, полноты сгорания и тепловыделения.
[22]В кольцевой камере сгорания ТВС, так же, как и в реактивном элементе вышеприведенного двигателя с реактивной турбиной, наряду с низкочастотными колебаниями давления, обусловленными смешением топлива с высокоскоростными потоками сжатого воздуха, возникает акустическая неустойчивость горения топливовоздушной смеси, порождаемая возбуждением в продуктах сгорания интенсивных поперечных (радиальных и тангенциальных) высокочастотных колебаний давления, приводящая к автоколебательным и резонансным процессам, и, как следствие, к снижению мощности и экономичности, а также и надежности работы ТВС.
[23]Очевидно, что при высокоскоростных потоках сжатого воздуха, поступающих во вращающуюся с большой скоростью кольцевую камеру сгорания ТВС, невозможно обеспечить:
[24]- выравнивание полей основных термодинамических параметров в поперечных сечениях потоков входящего сжатого воздуха;
[25]- равномерное и безударное (без пульсаций давления) заполнение кольцевой камеры сгорания сжатым воздухом;
[26]- качественное смешение топлива с потоками сжатого воздуха и высокоэффективное горение этой топливовоздушной смеси без низко и высокочастотных пульсаций и автоколебаний давления.
[27]Кроме того, недостатками конструкции ТВС являются:
[28]- расположение сопел относительно стенок кольцевой камеры сгорания и выполнение геометрии их проточного тракта, не соответствующими требованиями работы сверхзвукового сопла (в частности, сопла Лаваля), что приводит к существенному снижению эффективности работы ТВС;
[29]- выполнение сопел за одно целое с корпусом реактивной турбины, из конструкционного материала, что не позволяет заменять сопла, а также приводит к увеличению сложности и стоимости изготовления, и ремонта реактивной турбины, и к увеличению ее массы, и массы ТВС в целом.
[30]Также недостатком конструкции ТВС является размещение в каналах центробежного компрессора распылителей топлива. Это приводит к нарушению газодинамической устойчивости компрессора при сжатии в нем потоков воздуха, а также усложняет защиту его конструкции от прогара и разрушения.
[31]Все указанные недостатки в совокупности приводят к существенному снижению эффективности (по мощности и экономичности) и надежности работы ТВС.
[32]Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности и надежности работы роторного газотурбинного двигателя за счет организации устойчивого и эффективного горения топливовоздушной смеси.
[33]Технический результат изобретения достигается тем, что в роторном газотурбинном двигателе, содержащем жестко установленное на валу центробежное рабочее колесо с центробежными каналами, обеспечивающее сжатие поступающего в него окислительного рабочего тела, установленную коаксиально с ним камеру сгорания торообразной формы с тангенциально расположенными на ней соплами, обеспечивающими создание импульса реактивной силы от истекающих через сопла продуктов сгорания смеси горючего и окислительного рабочего тела для вращения рабочего колеса и камеры сгорания, средства подачи горючего рабочего тела и средства зажигания смеси горючего и окислительного рабочего тела, внутренняя полость корпуса камеры сгорания разделена на отдельные камеры сгорания жестко закрепленными поперечными перегородками, которые являются продолжением лопаток рабочего колеса, и закреплены с образованием входных отверстий в отдельные камеры сгорания, а выходные отверстия центробежных каналов открыты в полости отдельных камер сгорания через входные отверстия, при этом по крайней мере по одному выходному отверстию центробежного канала открыто в полость каждой отдельной камеры сгорания, снабженной по меньшей мере одним соплом, выполненным сверхзвуковыми, в виде круглого или плоского сопла Лаваля, с центральной осью на его входе, совпадающей по направлению с центральной осью отдельной камеры сгорания на ее выходе, а также снабженной средствами подачи горючего рабочего тела, и средствами зажигания, размещенными в каждой поперечной перегородке, и обеспечивающими одновременное воспламенение смеси горючего и окислительного рабочего тела в примыкающих друг к другу отдельных камерах сгорания, а между центральным рабочим колесом и камерами сгорания установлено средство дросселирования, обеспечивающее заданные расходные и термодинамические параметры сжатых потоков окислительного рабочего тела на входе в каждую отдельную камеру сгорания.
[34]Центробежное рабочее колесо может быть выполнено открытым и снабжено обечайкой, жестко соединенной с центробежным рабочим колесом, с образованием закрытых сверху центробежных каналов.
[35]В частных случаях исполнения центробежное рабочее колесо может быть выполнено закрытым.
[36]В частных случаях выполнения камера сгорания может быть собрана из жестко соединенных между собой отдельных камер сгорания, образующих в собранном виде конструкцию торообразной формы.
[37]Средство дросселирования может быть выполнено в виде единой кольцеобразной или разделенной на сегменты перфорированной ленты из прочного, термостойкого материала с размерами, обеспечивающими перекрытие входных отверстий камер сгорания.
[38]Средства подачи горючего рабочего тела могут быть снабжены стабилизаторами пламени.
[39]Внутренние поверхности камер сгорания и сопел, а также поверхности поперечных перегородок могут быть выполнены с термостойким покрытием, например, из керамики или металлокерамики.
[40]Сопла могут быть выполнены сменными.
[41]Техническое решение поясняется следующими графическими материалами (фиг. 1, 2 и 3), не охватывающими и тем более не ограничивающими весь объем притязаний данного технического решения, а являющимися частными примерами выполнения изобретения.
[42]На фиг. 1 изображен роторный газотурбинный двигатель в разрезе (аксонометрия, диаметральное сечение).
[43]На фиг. 2 изображен роторный газотурбинный двигатель с сечением каналов центробежного рабочего колеса и камер сгорания.
[44]На фиг. 3 изображены отдельные камеры сгорания с установленными соплами (аксонометрия, с разрезом).
[45]Роторный газотурбинный двигатель (фиг. 1, 2 и 3) содержит вал 1, установленный с возможностью вращения в подшипниковых опорах (не показаны), на котором жестко закреплено центробежное рабочее колесо 2 с лопатками 3, образующими центробежные каналы 4.
[46]Лопатки 3 рабочего колеса 2 выполнены профилированными, с углом наклона профиля на выходе, направленным против его вращения.
[47]В частных случаях исполнения лопатки центробежного рабочего колеса могут быть выполнены радиальными.
[48]В приведенном примере исполнения роторного газотурбинного двигателя рабочее колесо 2 выполнено открытым, то есть с открытыми каналами 4, которые затем закрываются сверху обечайкой 5, плотно и жестко соединенной с верхней боковой кромкой лопаток 3, например, с помощью пайки или сварки, с образованием каналов 4, закрытых сверху.
[49]Обечайка может быть установлена статично по отношению к рабочему колесу, с зазором для обеспечения его вращения, и закреплена на основании, неподвижном относительно рабочего колеса.
[50]В частном случае исполнения рабочее колесо может быть выполнено закрытым, например, с помощью точного литья или обрабатывающего центра, а также с помощью 3-0 принтера.
[51]В приведенном примере центробежные каналы 4 выполнены с расширением их на выходе, с образованием плоского диффузора кольцеобразной формы, разделенного на сектора лопатками 3.
[52]В частном случае исполнения закрытые сверху обечайкой центробежные каналы могут быть выполнены на выходе со ступенчатым "внезапным" расширением.
[53]Рабочее колесо 2 выполнено с обеспечением возможности сжатия поступающего в него окислительного рабочего тела, например воздуха окружающей атмосферы, за счет лопаток 3 и центробежных сил, действующих на рабочее тело.
[54]Центробежное рабочее колесо может быть выполнено, например, в виде рабочего колеса центробежного компрессора, в частности, подобного известному (Н. Кампсти, «Аэродинамика компрессоров», гл. 2.2, М., Изд. «Мир», 2000 г.). Параметры центробежного рабочего колеса и его рабочие характеристики определяются исходя из требований к роторному газотурбинному двигателю, в соответствии с методикой и программами расчета, представленными, в том числе, там же.
[55]К рабочему колесу 2 жестко, с обеспечением герметичности, крепится, например, с помощью болтового соединения, установленный коаксиально по отношению к нему, корпус 6 камер сгорания, внутренняя полость которого разделена на отдельные камеры сгорания 7 поперечными перегородками 8, с образованием входных отверстий 9 в каждой отдельной камере сгорания 7. При этом выходные отверстия каналов 4 рабочего колеса 2 открыты через входные отверстия 9 в полости камер сгорания 7 так, что по меньшей мере по одному выходному отверстию центробежного канала 4 открыто в полость каждой отдельной камеры сгорания 7. Поперечные перегородки 8 установлены радиально в полости корпуса 6 камеры сгорания 7 так, что являются продолжением лопаток 3, и жестко закреплены, например, посредством пайки или сварки.
[56]В частном случае исполнения поперечные перегородки могут быть выполнены за одно целое с корпусом камер сгорания с помощью литья или обрабатывающего центра, а также с помощью 3-D принтера.
[57]Корпус камер сгорания может быть собран из отдельных камер сгорания, жестко соединенных между собой, с образованием конструкции торообразной формы.
[58]С целью обеспечения в двигателе устойчивого и эффективного процесса горения смеси горючего и окислительного рабочего тела с высокими значениями скорости, полноты сгорания и тепловыделения, без низко- и высокочастотных пульсаций давления, и автоколебаний, камеры сгорания 7 выполнены по расположению, форме и размерам с возможностью обеспечения направленного и управляемого (регулируемого) горения смеси горючего и окислительного рабочего тела. Зона горения в каждой камере сгорания 7 ограничивается ее стенками и оптимизируется их формой и размерами.
[59]Представленным расположением камер сгорания 7, с одной стороны, обеспечивается их быстрое фронтальное заполнение смесью горючего и окислительного рабочего тела, а также увеличение в них фронта горения, что в свою очередь, повышает скорость и полноту сгорания смеси, а с другой стороны, обеспечивается максимальный момент силы вращения на валу 1.
[60]В каждой камере сгорания 7, имеющей форму, близкую к полуцилиндру, выполненному с боковыми стенками и поперечной перегородкой 8, являющейся днищем, обеспечивается направленное движение рабочего тела (продуктов сгорания) вдоль боковых стенок непосредственно от перегородки 8 в сторону истечения. При этом, разгоняясь, потоки рабочего тела не изменяют направление своего движения, что позволяет максимально минимизировать потери энергии рабочего тела в камерах сгорания 7.
[61]Минимизацией размеров камер сгорания 7 обеспечивается локализация в них зоны горения смеси горючего и окислительного рабочего тела, в том числе и этим исключается возникновение поперечных (радиальных и тангенциальных) высокочастотных колебаний давления, приводящих к возникновению в продуктах сгорания акустической неустойчивости горения, порождающей возбуждение автоколебаний давления в камере сгорания 7.
[62]В каждой камере сгорания 7 установлены средства подачи горючего рабочего тела, включающие, например, выходные коллекторы 11 с форсунками 12, и стабилизаторами 13 пламени, выполненными, например, в виде перфорированных экранов полусферической формы, и средства зажигания смеси горючего и окислительного рабочего тела, включающие установленные в перегородках 8 элементы 14, выполненные, например, в виде запальных свечей, обеспечивающих одновременное воспламенение смеси в двух примыкающих друг к другу камерах сгорания 7.
[63]Для обеспечения эффективного истечения продуктов сгорания из двигателя в камерах сгорания 7 установлены сопла 15, число которых соответствует или может быть больше числа камер сгорания 7.
[64]Для обеспечения максимального значения момента вращения на валу 1 сопла 15 установлены в камерах сгорания 7 тангенциально.
[65]В приведенном примере сопла 15 выполнены круглыми, сверхзвуковыми, в виде сопла Лаваля, и закреплены в камерах сгорания 7 с помощью резьбового соединения.
[66]В частных случаях исполнения сопла выполняются плоскими, сверхзвуковыми, и крепятся, например, с помощью болтовых соединений.
[67]В приведенном примере входные отверстия 9 закрыты дросселирующим средством 10, выполненным в виде разделенной на сегменты перфорированной ленты из прочного, термостойкого материала, обеспечивающим дополнительное торможение потоков сжатого окислительного рабочего тела, поступающих в камеры сгорания 7, с повышением их энтальпии.
[68]В частном случае исполнения дросселирующее средство выполняется в виде единой кольцеобразной перфорированной ленты.
[69]Для организации подачи горючего рабочего тела в двигатель вал 1 выполнен с глухим осевым каналом 16, и выходящими из него радиальными каналами 17, которые соединены с радиальными каналами 18 центробежного рабочего колеса 2, входящими в торообразный коллектор 19, из которого, в свою очередь, выходят радиальные каналы 20, соединенные с расположенными на периферии центробежного рабочего колеса 2 выходными коллекторами 11.
[70]В частном случае исполнения горючее рабочее тело в двигатель может поступать с помощью лабиринтного соединения через торообразный коллектор 19 центробежного рабочего колеса 2, и далее через его радиальные каналы 20 в выходные коллекторы 11, расположенные в камерах сгорания 7.
[71]В частном случае исполнения горючее рабочее тело в двигатель может поступать в газообразном виде вместе с потоком окислительного рабочего тела, через входное сечение центробежного рабочего колеса.
[72]Внутренние поверхности стенок камер сгорания 7 и сопел 15, а также поперечные перегородки 8 выполнены с теплозащитным покрытием, например керамическим или металлокерамическим, что позволяет существенно повысить рабочую температуру горения смеси горючего и окислительного рабочего тела, вплоть до стехиометрических значений, тем самым существенно повысить мощность, экономичность и реакционную способность (приемистость) роторного газотурбинного двигателя, а также существенно повысить ресурс его эксплуатации.
[73]Камеры сгорания 7 вместе с соплами 15 выполняют в роторном газотурбинном двигателе функцию реактивной турбины.
[74]Закрытое обечайкой 5 центробежное рабочее колесо 2 и камеры сгорания 7 с соплами 15 соединены жестко, прочно и герметично в единый моноблок, вращающийся на валу 1 за счет импульса реактивной силы, создаваемого истекающими из сопел 15 продуктами сгорания смеси горючего и окислительного рабочего тела.
[75]В частных случаях реализации с целью кратного увеличения мощности двигателя, на его вал устанавливается несколько моноблоков.
[76]Роторный газотурбинный двигатель функционирует следующим образом.
[77]С помощью внешнего привода вращения (например, пускового стартера) моноблок, содержащий закрытое обечайкой 5 рабочее колесо 2, выполняющее функцию закрытого центробежного компрессора, и камеры сгорания 7 с соплами 15, выполняющие функцию реактивной турбины, раскручивается до скорости, при которой лопатки 3 рабочего колеса 2 создают своими передними кромками на его входе достаточно высокое разряжение, обеспечивающее поступление необходимой массы окислительного рабочего тела, например, атмосферного воздуха, в центробежные каналы 4, в которых затем эти потоки рабочего тела эффективно, с минимальными потерями энергии сжимаются с увеличением их радиальной скорости до значений порядка 80-100 м/с, и более. При этом процесс сжатия потоков окислительного рабочего тела происходит с повышением плотности, температуры и полного давления, то есть с повышением энтальпии.
[78]С целью достижения максимальной эффективности смесеобразования в приведенном примере потоки сжатого окислительного рабочего тела, до момента входа их в камеры сгорания 7, затормаживаются до требуемых значений радиальной скорости (не превышающей, как правило, 40-50 м/с), сначала с помощью каналов 4, выполненных на выходе в виде плоских диффузоров, расширяющихся в сторону входных отверстий 9 камер сгорания 7, а затем с помощью дросселирующего средства 10, установленного между выходными отверстиями каналов 4 и входными отверстиями 9 камер сгорания 7. При этом обеспечивается не только требуемое значение скорости потоков сжатого окислительного рабочего тела при входе в камеры сгорания 7, но также дополнительно повышается их температура и статическое давление, а значит, и статическая энтальпия, причем до максимально возможных значений для данной скорости вращения моноблока двигателя.
[79]Подготовленные таким образом потоки сжатого окислительного рабочего тела поступают затем в камеры сгорания 7. При этом в каждую камеру сгорания 7 поступает поток сжатого окислительного рабочего тела из одного или нескольких рядом расположенных каналов 4 рабочего колеса 2.
[80]При достижении в каналах 4 требуемых значений термодинамических параметров заторможенных потоков сжатого окислительного рабочего тела, необходимых для запуска и начала работы двигателя, в камеры сгорания 7 начинает поступать горючее рабочее тело. Горючее рабочее тело в двигатель поступает под давлением в его глухой осевой канал 16, затем в его радиальные каналы 17, и дальше в радиальные каналы 18 центробежного рабочего колеса 2, из которых горючее рабочее тело поступает в торообразный коллектор 19, и затем в радиальные каналы 20, соединенные с расположенными на периферии рабочего колеса 2 выходными коллекторами 11, установленными в каждой камере сгорания 7. Через выходные коллекторы 11 с форсунками 12 и стабилизаторами 13 горючее рабочее тело поступает в камеры сгорания 7, где распыляется, и без пульсаций давления эффективно перемешивается с потоками сжатого окислительного рабочего тела, с образованием смеси горючего и окислительного рабочего тела, которая, в свою очередь, воспламеняется с помощью средств зажигания 14, установленных в поперечных перегородках 8, и инициирующих по сигналу от блока управления двигателем воспламенение одновременно в двух примыкающих друг к другу камерах сгорания 7.
[81]Образующиеся в камерах сгорания 7 продукты сгорания, имеющие высокие значения температуры и давления, начинают истекать через сверхзвуковые сопла 15 в окружающее пространство, создавая импульс реактивной силы, приводящий моноблок двигателя во вращение.
[82]Стабильность воспламенения и горения смеси горючего и окислительного рабочего тела в камерах сгорания 7 обеспечивается стабилизаторами 13 пламени.
[83]Как правило, запуск двигателя осуществляется на скорости вращения его моноблока, меньшей скорости расчетного режима работы.
[84]С увеличением расхода горючего рабочего тела в камеры сгорания 7 импульс реактивной силы истекающих продуктов сгорания возрастает до величины, обеспечивающей вращение моноблока без внешнего привода, на скорости, соответствующей расчетному режиму работы двигателя.
[85]Регулирование двигателя по мощности осуществляется изменением расхода горючего рабочего тела в камеры сгорания 7. С увеличением расхода горючего рабочего тела в камеры сгорания 7 возрастают: импульс реактивной силы и скорость вращения моноблока двигателя. При увеличении скорости вращения моноблока двигателя увеличиваются: расход окислительного рабочего тела через центробежное рабочее колесо 2, и степень его сжатия. Увеличение расхода и степени сжатия окислительного рабочего тела в центробежном рабочем колесе 2 позволяет повысить давление и температуру продуктов сгорания в камерах сгорания 7, тем самым увеличить мощность и экономичность данного двигателя.
[86]Таким образом, установка в роторном газотурбинном двигателе отдельных камер сгорания 7, с соответствующими формами, размерами и положением относительно каналов рабочего колеса 2, и относительно сверхзвуковых сопел 15, имеющих раздельные зоны образования и горения смеси горючего и окислительного рабочего тела обеспечивает:
[87]- эффективное, без пульсаций давления, смешение горючего рабочего тела с потоками поступающего сжатого окислительного рабочего тела;
[88]- устойчивое и эффективное сгорание всего поступающего в двигатель объема смеси горючего и окислительного рабочего тела, без низко- и высокочастотных пульсаций давления и автоколебаний, при этом с высокими значениями скорости, полноты сгорания и тепловыделения.
[89]Именно этим достигается высокая эффективность (по мощности и экономичности), и высокая надежность работы предлагаемого роторного газотурбинного двигателя.
