КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02C7/272 

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям камер сгорания, и может быть использовано для запуска камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) и установок.

Известна камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая воспламенительную камеру, из которой выходит канал, расположенный между наружной стенкой камеры сгорания и жаровой трубой. В трубе находится электрическая запальная свеча вместе с пусковой форсункой. Пусковое топливо впрыскивается в камеру воспламенения с целью получения пускового факела, который распространяется в жаровую трубу и воспламеняет поступающую туда топливовоздушную смесь, осуществляя запуск камеры сгорания (см. заявку DE 1275837, МПК 7 F 02 С 7/26, 22.08.1968).

Однако после длительного хранения данная конструкция камеры сгорания требует проверки и проливки топливных систем для расконсервации и обеспечения надежного запуска.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая первый генератор для получения газообразного продукта повышенной температуры и давления путем воспламенения размещенного в нем горючего материала и второй генератор с пиротехническим зарядом, связанный с первым генератором. При воспламенении горючего материала в первом генераторе происходит нагрев внешней стенки теплопередающего элемента, и за счет передачи тепла через стенку осуществляется воспламенение пиротехнического заряда, обеспечивающего запуск камеры сгорания (см. патент US 5174106, МПК 7 F 02 С 7/272, 29.12.1992).

Данная конструкция камеры сгорания также не обеспечивает надежность запуска камеры сгорания, так как воспламенение пиротехнического заряда осуществляется за счет теплопередачи, при этом не предусмотрен повторный запуск. Указанные недостатки особенно недопустимы для ГТД, используемых на ракетах.

Задачей изобретения является обеспечение надежного запуска камеры сгорания ГТД после длительного хранения, особенно в тяжелых условиях (низкая температура, вязкое топливо и т.д.).

Указанный технический результат достигается за счет того, что камера сгорания газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, один воспламенитель, рабочая полость которого соединена с жаровой трубой патрубком, при этом в корпусе воспламенителя выполнена, по меньшей мере, одна пара дополнительных полостей, в первой из которых установлен основной заряд пиросредств (порох) со свободной торцевой поверхностью, а во второй полости установлены дополнительный заряд пиросредств (порох) и электровоспламенитель с блоком включения, подключенным к электросистеме двигателя, причем первая полость соединена с рабочей полостью воспламенителя каналом, в котором установлена прорывная мембрана, а вторая полость соединена с первой полостью каналом, ось которого направлена в центр свободной торцевой поверхности основного заряда. Кроме того, в корпусе воспламенителя могут быть выполнены дополнительные пары полостей с зарядами пиросредств и электровоспламенителями, соединенными с блоком включения, при этом каждая пара полостей выполнена в изолированных друг от друга частях корпуса воспламенителя, присоединенных к его стенке, образующей рабочую полость, таким образом, что минимальное расстояние между ними в месте присоединения по стенке больше или равно трем толщинам данной стенки корпуса воспламенителя.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг.1 схематически представлена камера сгорания газотурбинного двигателя, а на фиг.2 - температурный график.

На корпусе 1 камеры сгорания газотурбинного двигателя установлен, по меньшей мере, один корпус 2 воспламенителя, рабочая полость 3 которого соединена с жаровой трубой 4 патрубком 5, при этом в корпусе воспламенителя 2 выполнена, по меньшей мере, одна изолированная часть 6 с одной парой дополнительных полостей 7 и 9, в первой из которых установлен основной заряд пиросредств 8 со свободной торцевой поверхностью, а во второй полости 9 установлены дополнительный заряд пиросредств 10 и электровоспламенитель 11 с блоком включения 13, подключенным к электросистеме 14 двигателя, причем первая полость 7 соединена с рабочей полостью 3 воспламенителя каналом 17, в котором установлена прорывная мембрана 12, а вторая полость 9 соединена с первой полостью 7 каналом 16, ось которого направлена в центр свободной торцевой поверхности основного заряда 8. В корпусе 2 воспламенителя могут быть выполнены дополнительные пары 15 полостей 7-9 с зарядами пиросредств 8 и 10 и электровоспламенителями 11, соединенными с блоком включения 13, при этом каждая пара полостей 7 и 9 выполнена в изолированных друг от друга частях 6 корпуса 2 воспламенителя, присоединенных к его стенке, образующей рабочую полость 3, таким образом, что минимальное расстояние l между частями 6 в месте присоединения по стенке больше или равно трем толщинам δ данной стенки корпуса 2 воспламенителя.

Устройство работает следующим образом.

При сигнале от электросистемы 14 двигателя сигнал проходит в блок включения 13. В случае, если имеет место первый или встречный запуск в особо тяжелых климатических условиях, блок включения 13 задействует электровоспламенитель 11 одной из пары полостей 7 и 9 и подготавливается к включению (при необходимости) следующего электровоспламенителя 11 дополнительной пары 15. Электровоспламенитель 11, срабатывая, поджигает дополнительный заряд 10, при этом высокотемпературные, активные газы, образующиеся при его горении, по каналу 16 поступают в полость 7 и, воздействуя на свободную поверхность основного заряда 8, поджигают его. Газы, образовавшиеся при горении основного заряда 8, поступают в канал 17 и, прорывая мембрану 12, попадают в рабочую полость 3 воспламенителя, а затем по патрубку 5 - в жаровую трубу 4, запуская камеру сгорания. Прорывная мембрана служит для герметизации первой 7 и второй 9 полостей с зарядами 8 и 10 от внешних воздействий как при длительном хранении, так и при работе воспламенителя, включенного с помощью других средств, например, другой парой полостей 7 и 9 с зарядами 8 и 10.

Как видно из фиг.2, температура изолированной части 6 корпуса 2 воспламенителя с полостями 7 и 9 и зарядами 8 и 10, расположенная рядом с изолированной частью 6 с работающими зарядами 8 и 10, нарастает по времени тем медленнее, чем больше отношение l/δ.

Для обычно применяемых зарядов недопустимо даже кратковременное нагревание выше 300^oС, а время работы заряда необходимое для запуска камеры сгорания не более 3 с. Исходя из этого и экспериментальных работ (фиг.2), соотношение l/δ должно быть больше или равно трем, т.е. минимальное расстояние l между изолированными частями 6 в месте их присоединения по стенке корпуса 2 воспламенителя должно быть больше или равно трем толщинам δ данной стенки корпуса 2 воспламенителя.

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, один воспламенитель, рабочая полость которого соединена с жаровой трубой патрубками. В корпусе воспламенителя выполнена, по меньшей мере, одна пара дополнительных полостей. В первой полости установлен основной заряд пиросредств со свободной торцевой поверхностью. Во второй полости установлены дополнительный заряд пиросредств и электровоспламенитель с блоком включения, подключенным к электросистеме двигателя. Первая полость соединена с рабочей полостью воспламенителя каналом, в котором установлена прорывная мембрана. Вторая полость соединена с первой полостью каналом, ось которого направлена в центр свободной торцевой поверхности основного заряда. Изобретение обеспечивает надежный запуск камеры сгорания газотурбинного двигателя после длительного хранения, особенно в тяжелых условиях. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая, по меньшей мере, один воспламенитель, рабочая полость которого соединена с жаровой трубой патрубками, при этом в корпусе воспламенителя выполнена, по меньшей мере, одна пара дополнительных полостей, в первой из которых установлен основной заряд пиросредств со свободной торцевой поверхностью, а во второй полости установлены дополнительный заряд пиросредств и электровоспламенитель с блоком включения, подключенным к электросистеме двигателя, причем первая полость соединена с рабочей полостью воспламенителя каналом, в котором установлена прорывная мембрана, а вторая полость соединена с первой полостью каналом, ось которого направлена в центр свободной торцевой поверхности основного заряда. 2. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе воспламенителя выполнены дополнительные пары полостей с зарядами пиросредств и электровоспламенителями, соединенными с блоком включения, при этом каждая пара полостей выполнена в изолированных друг от друга частях корпуса воспламенителя, присоединенных к его стенке, образующей рабочую полость, таким образом, что минимальное расстояние между ними в месте присоединения по стенке больше или равно трем толщинам данной стенки корпуса воспламенителя.