ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F23R3/22 F02K3/10 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и, в частности, к фронтовым устройствам форсажных камер сгорания.

Известна форсажная камера с фронтовым устройством с радиальными стабилизаторами пламени, обеспечивающими уменьшение аэродинамического сопротивления потоку газа на бесфорсажном режиме (см. патент США 4527390, кл. МПК 7 F 02 К 3/06, опубл. 09.07.1985).

В известном устройстве радиальные стабилизаторы состоят из двух плоских пластин, расположенных под углом 90^o друг к другу. Они связаны шарнирно-рычажной системой с приводом, могут поворачиваться относительно оси и уменьшать угол 90^o до минимального значения, оставаясь при этом в потоке газа и уменьшая, тем самым, лишь частично аэродинамическое сопротивление (гидравлические потери) потока газа на бесфорсажном режиме.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в патенте России 2018702, кл. МПК 7 F 02 K 3/10, опубл. 30.08.1994. Форсажная камера воздушно-реактивного двигателя содержит фронтовое устройство с радиальными стабилизаторами пламени, расположенными равномерно по окружности с возможностью поворота вдоль продольной оси камеры относительно одного из концов стабилизатора и связанными с приводом для их перемещения.

Однако в известной форсажной камере для уменьшения гидравлических потерь (аэродинамического сопротивления) потока газа на бесфорсажном режиме стабилизаторы пламени поворачиваются вдоль продольной оси, оставаясь при этом в потоке газа. Кроме того, поворот стабилизаторов осуществляется относительно внутреннего конца стабилизатора, а это обстоятельство приводит к размещению силовых стоек, на которых крепятся стабилизаторы, в потоке газа, что создает дополнительное сопротивление и размещение механизма поворота в затурбинном обтекателе, то есть в зоне высоких температур, что в целом снижает надежность работы механизма и, кроме того, связь механизма привода поворота стабилизаторов с турбиной требует дополнительных затрат мощности, что нежелательно.

Задачей изобретения является снижение гидравлических потерь в форсажной камере на бесфорсажном режиме при высокой надежности устройства поворота стабилизаторов вдоль продольной оси двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что форсажная камера воздушно-реактивного двигателя содержит наружную стенку с разъемными корпусами и теплозащитным экраном, топливный коллектор и фронтовое устройство с радиальными стабилизаторами пламени, равномерно расположенными по окружности в потоке газов проточного тракта с возможностью их поворота вдоль оси камеры посредством приводного механизма, выполненного в виде гидроцилиндра, шарнирно прикрепленного к заднему фланцу наружной стенки. Наружная стенка и средние части стабилизаторов снабжены кронштейнами, причем кронштейны наружной стенки шарнирно соединены с внешними концами стабилизаторов, а кронштейны средней части стабилизаторов шарнирно соединены с регулируемой по длине тягой. Второй конец тяги соединен с двухплечим рычагом, соединенным со штоком гидроцилиндра. Ось двухплечего рычага выполнена с посадочными цилиндрическими шейками, несущими с внешней стороны боковые кронштейны. Шейки сопряжены по легкоходовой посадке с отверстиями, выполненными в разъемных корпусах наружной стенки.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен продольный разрез форсажной камеры воздушно-реактивного двигателя.

На фиг.2 представлен элемент "А" на фиг.1 в увеличенном масштабе и повернутом положении, поясняющий конструкцию двухплечевого рычага фронтового устройства и его соединение с регулируемой тягой, с разъемными корпусами и со штоком поршня гидроцилиндра (вид вдоль продольной оси).

На фиг.3 представлено сечение В-В на фиг.2 в увеличенном масштабе, поясняющее конструкцию основного рычага фронтового устройства и его соединение с регулируемой тягой, с разъемными корпусами крышки и со штоком поршня гидроцилиндра.

На фиг.4 представлен вид Б на фиг.1.

Форсажная камера воздушно-реактивного двигателя содержит наружную стенку 1 с разъемными корпусами 2 и теплозащитными экранами 3,топливный коллектор 4, фронтовое устройство 5 с радиальными стабилизаторами 6 пламени, равномерно расположенными по окружности в потоке газов проточного тракта с возможностью их поворота вдоль оси камеры посредством гидроцилиндра 7. Гидроцилиндр 7 шарнирно прикреплен к заднему фланцу 8 наружной стенки 1. Наружная стенка 1 и средние части стабилизаторов 6 снабжены кронштейнами 9 и 10, причем кронштейны 9 наружной стенки 1 шарнирно соединены с внешними концами 11 стабилизаторов 6, а кронштейны 10 средней части стабилизаторов 6 шарнирно соединены с регулируемой по длине тягой 12. Второй конец тяги 12 соединен с двухплечим рычагом 13, который, в свою очередь, соединен со штоком 14 гидроцилиндра 7. Ось двухплечего рычага 13 выполнена с посадочными цилиндрическими шейками 15, несущими с внешней стороны боковые кронштейны 16 и сопряженными по легкоходовой посадке с отверстиями 17, выполненными в разъемных корпусах 2 наружной стенки 1. Каждый гидроцилиндр 7 имеет поршень 18, левую 19 и правую 20 полости, соединенные со сливной магистралью. Кроме того, разъемный корпус 2 состоит из основания 21 и крышки 22.

Форсажная камера воздушно-реактивного двигателя работает следующим образом.

При работе двигателя на форсажных режимах в полость 19 с левой стороны поршня 18 каждого гидроцилиндра 7 подается рабочее давление, при этом правая полость 20 соединяется со сливной магистралью. Поршень 18 перемещается в правое крайнее положение (вдоль продольной оси двигателя). Шток 14 перемещается вправо и через боковые кронштейны 16 на посадочных шейках 15 поворачивает двухплечий рычаг 13 относительно отверстий 17 в разъемном корпусе 2, перемещает его внутренний конец в левое крайнее положение, а регулируемая тяга 12 устанавливает через кронштейн 10 стабилизатор пламени 6 в вертикальное положение относительно оси камеры, обеспечивая, тем самым, создание зон циркуляции, стабилизирующих фронт пламени.

При работе на бесфорсажных режимах в правую полость 20 поршня 18 подается рабочее давление, а левая полость 19 при этом соединяется со сливной магистралью. Поршень 18 перемещается в левое крайнее положение (относительно продольной оси двигателя). Шток 14 перемещается в левое крайнее положение и через боковые кронштейны 16 на посадочных шейках 15 поворачивает двухплечий рычаг 13 относительно отверстий 17 в разъемном корпусе 2 наружной стенки 1, перемещает внутренний конец двухплечего рычага 13 в правое крайнее положение. Регулируемая тяга 12 устанавливает через кронштейн 10 стабилизатор пламени 3 в горизонтальное положение относительно продольной оси камеры по направлению движения потока газа около теплозащитного экрана 3.

Такое выполнение форсажной камеры позволяет практически полностью убрать радиальные стабилизаторы из потока газа, повернув и разместив их вдоль продольной оси двигателя у внутренней стенки фронтового устройства, обеспечив при этом минимальные гидравлические потери потока газа на бесфорсажном режиме, не затрачивая мощности двигателя на поворот стабилизаторов и не ухудшая, тем самым, удельных параметров двигателя в целом.

Кроме того, такое выполнение фронтового устройства позволяет обеспечить герметичность по стыкам между стенкой и корпусом и осуществить поворот рычага относительно своих осей вне зоны горячего газа практически в атмосферных условиях, устранив при этом возможное коксование сопряженных узлов и повысив, тем самым, надежность работы устройства в целом.

Как показали испытания изготовленного опытного полноразмерного образца форсажной камеры, такое выполнение фронтового устройства с убирающимися стабилизаторами и расположением их вдоль потока газа рядом со стенкой экрана на бесфорсажных режимах уменьшает гидравлические потери в форсажной камере на 2,5. ..3%, что приводит к увеличению тяги на 1,5...2% при высокой надежности механизма поворота стабилизаторов.

Форсажная камера воздушно-реактивного двигателя содержит наружную стенку с разъемными корпусами и теплозащитными экранами, топливный коллектор, фронтовое устройство с радиальными стабилизаторами пламени, равномерно расположенными по окружности в потоке газов проточного тракта. Стабилизаторы имеют возможность поворота вдоль оси камеры посредством приводного механизма, выполненного в виде гидроцилиндра. Гидроцилиндр шарнирно прикреплен к заднему фланцу наружной стенки. Наружная стенка и средние части стабилизаторов снабжены кронштейнами. Кронштейны наружной стенки шарнирно соединены с внешними концами стабилизаторов. Кронштейны средней части стабилизаторов шарнирно соединены с регулируемой по длине тягой. Второй конец тяги соединен с двухплечим рычагом, который, в свою очередь, соединен со штоком гидроцилиндра. Ось двухплечего рычага выполнена с посадочными цилиндрическими шейками, несущими с внешней стороны боковые кронштейны и сопряженными по легкоходовой посадке с отверстиями, выполненными в разъемных корпусах наружной стенки. Изобретение позволяет снизить гидравлические потери в форcажной камере на бесфорсажном режиме при высокой надежности устройств поворота стабилизаторов вдоль продольной оси камеры. 4 ил.

Форсажная камера воздушно-реактивного двигателя, содержащая наружную стенку с разъемными корпусами и теплозащитным экраном, топливный коллектор и фронтовое устройство с радиальными стабилизаторами пламени, равномерно расположенными по окружности в потоке газов проточного тракта с возможностью их поворота вдоль оси камеры посредством приводного механизма, выполненного в виде гидроцилиндра, шарнирно прикрепленного к заднему фланцу наружной стенки, при этом наружная стенка и средние части стабилизаторов снабжены кронштейнами, причем кронштейны наружной стенки шарнирно соединены с внешними концами стабилизаторов, а кронштейны средней части стабилизаторов шарнирно соединены с регулируемой по длине тягой, второй конец которой соединен с двуплечим рычагом, соединенным со штоком гидроцилиндра, причем ось двуплечего рычага выполнена с посадочными цилиндрическими шейками, несущими с внешней стороны боковые кронштейны и сопряженными по легкоходовой посадке с отверстиями, выполненными в разъемных корпусах наружной стенки.