СМЕСИТЕЛЬ ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F02K3/10 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно, к конструкции элементов форсажных камер турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД).

Известен смеситель форсажной камеры ТРДД, содержащий гофры, образующие чередующиеся каналы внутреннего и наружного контуров, выходные кромки которых расположены под углом к продольной оси смесителя [1].

Недостаток указанного устройства состоит в том, что прохождение высокоскоростного потока воздуха наружного контура, имеющего низкую температуру по периферии камеры приводит к нарушению стабилизации пламени в этой зоне, особенно на режимах высокой скорости полета и, как следствие, возникновению в ней вибрационного горения.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является смеситель ТРДД, содержащий гофры, образующие чередующиеся каналы внутреннего и наружного контуров, выходные кромки которых через одну наклонены к продольной оси смесителя под различными углами [2]. Это устройство хотя и расширяет диапазон устойчивости по отношению к виброгорению работы форсажной камеры, однако виброгорение все же возникает при максимальной скорости полета.

Задача изобретения повысить запас устойчивости к виброгорению.

Эта задача достигается тем, что в смесителе форсажной камеры турбореактивного двухконтурного двигателя, содержащем гофры, образующие чередующиеся каналы внутреннего и наружного контуров, выходные кромки которых наклонены к продольной оси смесителя под различными углами, угол наклона каждой последующей кромки гофра отличается от предыдущей на угол в 4 - 90^o. Предложенное расположение выходных кромок всех гофр приводит к тому, что в каждой точке пространства камеры, где происходит смешение топлива и воздуха, благодаря различию в количестве движения и направления струй воздуха каждая порция горячей смеси подготавливается к горению и сгорает по своим, присущим только этой порции законам. Поэтому каждая порция имеет свое индивидуальное время подготовки к горению и индивидуальное время выгорания. Форсажная камера ТРДД с такой организацией подвода воздуха к фронтовому устройству менее склонна к виброгорению по сравнению с камерой, у которой смеситель имеет только два вида выходных канала из наружного контура.

На фиг. 1 показан продольный разрез элемента фронтового устройства форсажной камеры ТРДД; на фиг. 2 - вид сзади двигателя на смеситель; на фиг. 3 - зависимости функции выгорания ϕ(t) порций топлива, попадающих в различные струи воздуха, от времени процесса t, где τ₁ - время подготовки порции топлива к горению, τ₂ - время выгорания порций топливной смеси.

Устройство содержит корпус 1, топливные коллекторы 2, стабилизаторы пламени 3 и смеситель 4 с лепестками 5 для подвода газа внутреннего контура и карманами 6 для подвода воздуха. Торцевые кромки 7 смесителя 4 выполнены под различными углами к оси двигателя β₁,β₂,β₃,β₄... и так далее, причем β₁-β₂= β₂-β₃= β₃-β₄... = 4-90^°.
Устройство работает следующим образом. Смеситель 4 распределяет воздух наружного контура и затурбинный газ, которые проходят через карманы 6 и лепестки 5, смешиваются на участке между торцевыми кромками смесителя 4 и стабилизаторами пламени 3. В газовый поток подается топливо через коллекторы 2. Топливовоздушная смесь выгорает за стабилизаторами пламени 3. Выполнение торцевых кромок 7 смесителя 4 под разными углами приводит к тому, что каждая порция топлива из коллекторов 2 попадает в воздушный поток, каждый элемент которого имеет свое количество движения и свое направление движения. Благодаря этому каждая порция топлива из коллектора 2 имеет свое собственное время подготовки к горению и свое индивидуальное время выгорания. Характер выгорания этих порций показан на фиг. 3 - позиции a, b, c, d и так далее. Из-за того, что каждая порция горючей смеси имеет свой собственный характер подготовки к горению и выгорания, форсажная камера ТРДД, в которой установлен предлагаемый смеситель менее склонна к виброгорению, чем камера, у которой смеситель имеет только два вида выходных каналов из наружного контура.

Изобретение позволяет повысить надежность работы форсажной камеры и двигателя в целом.

Смеситель форсажной камеры турбореактивного двухконтурного двигателя предназначен для авиационных двигателей. Смеситель форсажной камеры турбореактивного двухконтурного двигателя содержит гофры, образующие чередующиеся каналы внутреннего и наружного контуров. Выходные кромки гофров наклонены к продольной оси смесителя под разными углами и угол наклона каждой последующей кромки гофра отличается от предыдущей на угол в 4 - 90^o. Такое выполнение смесителя позволяет повысить устойчивость к виброгорению. 3 ил.

Смеситель форсажной камеры турбореактивного двухконтурного двигателя, содержащий гофры, образующие чередующиеся каналы внутреннего и наружного контуров, выходные кромки которых наклонены к продольной оси смесителя под различными углами, отличающийся тем, что угол наклона каждой последующей кромки гофра отличается от предыдущей на угол 4 - 90^o.