СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02K3/02 

Изобретение относится к авиадвигателестроению.

Известен способ регулирования турбореактивного двигателя (ТРД), заключающийся в отборе воздуха из полости за компрессором с последующей его подачей совместно с топливом в камеру сгорания, расположенную в полости за турбиной (патент GB 1201526, МПК F 02 К 3/02, 1970). Способ позволяет повысить удельную тягу ТРД, но не позволяет понизить удельный расход топлива, что является недостатком.

Основным требованием к двигателям многоцелевых летательных аппаратов является обеспечение высоких удельных тяг на максимальных режимах и низких удельных расходов топлива на крейсерских режимах работы двигателей.

Целью изобретения является решение указанной задачи.

Поставленная цель достигается тем, что полость за компрессором высокотемпературного ТРД (максимальная температура газа перед турбиной 1400 К и более) соединена с полостью за турбиной воздушным каналом, внутри которого установлена камера сгорания, которая за счет сжигания топлива изменяет температуру газа внутри указанного канала (минимальная температура газа в канале соответствует температуре воздуха в полости за компрессором). При этом степени повышения давления в компрессоре П_к и понижения давления на турбине П_т связаны между собой соотношением

На чертеже изображена схема ТРД.

Двигатель состоит из входного устройства 1, компрессора 2, канала 3, внутри которого расположена основная камера сгорания, турбины 4, канала 5, внутри которого расположена дополнительная камера сгорания, выходного устройства 6. При этом основная камера сгорания работает постоянно, а дополнительная камера сгорания включается (выключается) по необходимости.

Регулирование двигателя осуществляется следующим образом:
1. На крейсерских режимах работы двигателя дополнительная камера сгорания выключена, что позволяет воздуху относительно беспрепятственно через канал 5 (расход воздуха лимитируется критическим сечением на выходе из канала 5) проходить в выходное устройство 6. Расход топлива через основную камеру (двигатель в целом) минимальный, поскольку значительная часть воздуха минует основную камеру сгорания.

2. На максимальных режимах работы дополнительная камера сгорания включена, что приводит к увеличению теплового сопротивления внутри канала 5 и, соответственно, увеличению расходов воздуха и топлива через канал 3, т.е. основную камеру сгорания. Тяга двигателя увеличивается за счет:
- увеличения подводимой энергии (количество сжигаемого топлива увеличивается);
- улучшения использования подводимой энергии (перепад давлений в выходном устройстве увеличивается, поскольку увеличивается П_к за счет повышения теплового сопротивления со стороны канала 5 и уменьшается П_к за счет повышения расхода воздуха через канал 3).

Способ может быть реализован при условии наличия достаточной избыточной мощности на турбине, которая необходима для сжатия воздуха (не менее 20% от общего расхода через компрессор), поступающего в канал 3. Данное условие для высокотемпературного двигателя (T_г ^*= 1400 К и более) выражено соотношением (1).

Теоретические исследования, выполненные автором, показывают, что при данном способе регулирования ТРД удельная тяга R_уд и удельный расход топлива С_уд изменяются практически пропорционально


где - удельная тяга базового ТРД,
- удельный расход топлива базового ТРД,
подогрев газа в основной камере сгорания,
подогрев газа в дополнительной камере сгорания.

По существу, предлагаемый способ регулирования позволяет высокотемпературному ТРД иметь диапазон изменения удельных тяг, близкий к диапазону изменения удельных тяг форсированного ТРД, имея при этом значения удельных расходов топлива существенно (на 30-40%) ниже, чем у того же форсированного ТРД.

Способ регулирования турбореактивного двигателя заключается в изменении температуры газа внутри воздушного канала, соединяющего полость за компрессором с полостью за турбиной. Минимальная температура газа внутри указанного канала соответствует температуре воздуха в полости за компрессором, максимальная температура газа перед турбиной 1400 К и более. Степень повышения давления в компрессоре П_к и понижения давления на турбине П_т связаны между собой соотношением

Изобретение обеспечивает высокую удельную тягу на максимальных режимах и низкие удельные расходы топлива на крейсерских режимах работы двигателя. 1 ил.

Способ регулирования турбореактивного двигателя, заключающийся в изменении температуры газа внутри воздушного канала, соединяющего полость за компрессором с полостью за турбиной, отличающийся тем, что минимальная температура газа внутри указанного канала соответствует температуре воздуха в полости за компрессором, максимальная температура газа перед турбиной 1400 К и более, а степени повышения давления в компрессоре П_к и понижения давления на турбине П_т связаны между собой соотношением