ЖАРОВАЯ ТРУБА КОЛЬЦЕВОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ КОМПРЕССОРОМ Российский патент 1995 года по МПК F02C7/00 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к выполнению жаровой трубы кольцевой камеры сгорания малогабаритного газотурбинного двигателя.

Известна жаровая труба камеры сгорания, содержащая наружную и внутреннюю обечайки, каждая из которых имеет по меньшей мере два ряда отверстий для подвода вторичного воздуха (например, заявка ФРГ N 2326680, кл. F 23 R 1/04, опублик. 1980).

Однако неравномерность температурного поля у известной камеры неприемлема, поскольку часть образовавшихся за фронтовым устройством вихревых потоков, несущих горячие продукты сгорания, проходит в промежутках между отверстиями второго ряда.

Известна жаровая труба кольцевой камеры сгорания, содержащая наружную и внутреннюю кольцевые обечайки, каждая из которых имеет по меньшей мере два ряда отверстий для подвода воздуха, и фронтовое устройство, выполненное в виде кольцевой втулки с укрепленными в ней форсунками (например, учебное пособие Выбор параметров и расчет основных камер сгорания ГТД, М. изд. МАИ, 1972, с.11).

Однако в известной камере не обеспечивается достаточная равномерность температурного поля на выходе из нее, поскольку происходит смещение горячих потоков относительно холодных, не происходит их достаточное смещение, что и вызывает большую неравномерность температурного поля газа.

Целью изобретения является повышение равномерности поля температур газа на выходе из камеры сгорания.

Цель достигается тем, что в жаровой трубе, содержащей наружную и внутреннюю кольцевые обечайки, каждая из которых имеет два ряда отверстий для подачи воздуха, и фронтовое устройство, выполненное в виде кольцевых втулок, в каждой из которых расположена топливная форсунка, причем продольная ось каждой из них и оси отверстий каждого из рядов внутренней обечайки лежат в одной радиальной плоскости, оси отверстий обоих рядов наружной обечайки лежат в другой радиальной плоскости, образующей с первой радиальной плоскостью угол, равной 9-15^о.

На фиг.1 представлена жаровая труба кольцевой камеры сгорания, продольный разрез; на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1.

Жаровая труба камеры сгорания содержит наружную и внутреннюю кольцевые обечайки 1 и 2, каждая из которых имеет два ряда отверстий 3, 4, 5, 6 для подвода воздуха, и фронтовое устройство 7, выполненное в виде кольцевой втулки 8 с укрепленными в ней форсунками 9. Продольная ось 10 каждой из них и оси 11 отверстий 5, 6 внутренней обечайки 2 лежат в одной радиальной плоскости, а оси 12 отверстий 3, 4 наружной обечайки 1 лежат в другой радиальной плоскости, образующей с первой угол, равный 9-15^о.

Предложенная жаровая труба предназначена для использования ее в малогабаритном газотурбинном двигателе с центробежным компрессором.

При выходе воздушного потока из центробежного компрессора он поступает с остаточной закруткой, меняющейся в пределах 5-25^о, во фронтовое устройство. Как показали экспериментальные исследования, этот фактор можно полезно использовать для смещения топлива с воздухом. Однако на выходе из камеры наблюдается недопустимая неравномерность температурного поля. Это связано с тем, что закрученный огневой факел отклоняется от строго осевого направления, смещается в сторону вращения воздушного потока, вышедшего из центробежного компрессора, с закруткой. В связи с этим горящий факел попадает в пространство между отверстиями. В результате на выходе из камеры наблюдается резкое чередование холодной и горячей пиков температур.

Для решения задачи обеспечения равномерности температурного поля проводились исследовательские работы, выявившие необходимость измерения расположения отверстий в жаровой трубе камеры сгорания. При исследовании предлагаемой жаровой трубы менялось расположение отверстий относительно продольной оси форсунки 9. Оптимальным оказался вариант выполнения, когда продольная ось 10 каждой из форсунок 9 и оси 11 отверстий 5, 6 внутренней обечайки 2 лежат в одной радиальной плоскости, а оси 12 отверстий 3, 4 наружной обечайки 1 лежат в другой радиальной плоскости, образующей с первой угол, равный 9-15^о. При таком выполнении отверстия 5, 6 внутренней обечайки поддерживают закрутку воздуха, оставшуюся после выхода воздуха из центробежного компрессора, и используют для смешения и сгорания топливовоздушной смеси. Было также установлено, что горящий факел закручивается в сторону воздушного потока. В связи со смещением отверстий 3, 4 относительно продольной оси 10 форсунки 9 подвод воздуха из них приходится на факел. В результате такой организации процесса смешения и горения обеспечивается допустимая равномерность температурного поля на выходе из камеры сгорания.

Такое выполнение жаровой трубы позволяет обеспечить равномерное температурное поле на выходе из камеры путем использования закрутки топливовоздушной смеси, действующей со стороны отверстий 5, 6 внутренней обечайки, и смешение горячих факелов с холодным воздухом, идущим непосредственно в факел из отверстий 3, 4 наружной кольцевой обечайки.

Использование: в авиадвигателестроении для жаровой трубы кольцевой камеры сгорания. Сущность изобретения: жаровая труба содержит фронтовое устройство в виде радиального лопаточного завихрителя с центрально размещенной центробежной форсункой, установленной между наружной и внутренней кольцевыми обечайками, каждая из которых имеет расположенные по длине по меньшей мере два ряда отверстий для подвода вторичного воздуха. Оси отверстий внутренней обечайки расположены в радиальных плоскостях, проходящих через продольную ось форсунки, а оси отверстий наружной обечайки размещены в радиальных плоскостях, наклоненных к радиальным плоскостям, проходящим через продольные оси форсунок под углом 9 - 15°. 2 ил.

ЖАРОВАЯ ТРУБА КОЛЬЦЕВОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ КОМПРЕССОРОМ, содержащая фронтовое устройство в виде радиального лопаточного завихрителя с центрально размещенной центробежной форсункой, установленного между наружной и внутренней кольцевыми обечайками, каждая из которых имеет расположенные по длине по меньшей мере два ряда отверстий для подвода вторичного воздуха, причем оси отверстий внутренней обечайки расположены в радиальных плоскостях, проходящих через продольную ось форсунки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения окружности неравномерности температурного поля на выходе, оси отверстий наружной обечайки размещены в радиальных плоскостях, наклоненных к радиальным плоскостям, проходящим через продольные оси форсунок, под углом 9 15^o.