СМЕСИТЕЛЬ ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК F02K3/10 

Изобретение относится к авидвигателестроению, 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 (патент ФРГ N 2650373, МКИ F 02 К 3/10).

Недостаток указанного устройства состоит в том, что прохождение высокоскоростного потока воздуха наружного контура, имевшего 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 (авторское свидетельство СССР N 1813906, МКИ F 02 К 3/10, заявл. 1983 г.). 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 градусов. 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 направлении струи воздуха каждая порция горючей смеси подготавливается к горению и сгорает по своим, присушим только этой порции законам. Поэтому каждая порция смеси 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 каналов из наружного контура.

На фиг.1 показан продольный разрез элемента фронтового устройства форсажной камеры ТРДД;

на фиг.2 показан вид сзади двигателя на смеситель;

на фиг.3 показаны 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°-19°, 41°-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 коллекторов 2 имеет свое собственное время подготовки к горению и свое индивидуальное время выгорания. Характер выгорания этих порций показан на фиг.3 - позиции а, б, с, д 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 относится к элементам конструкции форсажных камер турбореактивных двухконтурных двигателей и позволяет решить задачу повышения запаса устойчивости к виброгорению. Смеситель 4 распределяет воздух наружного контура и затурбинный газ, которые проходят через карманы 6 и лепестки 5, смешиваются на участке между торцевыми кромками 7 смесителя 4 и стабилизаторами пламени 3. В газовый поток подается топливо через коллекторы 2. Топливовоздушная смесь выгорает за стабилизаторами пламени 3. 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 коллекторов 2 имеет свое собственное время подготовки к горению и свое индивидуальное время выгорания, поэтому форсажная камера ТРДД, в которой установлен предлагаемый смеситель, менее склонна 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°-19°, 41°-90°.