ВИНТОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК F02K3/04 

Изобретение относится к винтовентиляторным двигателям с задним расположением двухрядного винтовентилятора.

Известен винтовентиляторный двигатель, лопасти винтовентилятора в котором установлены на внешнем корпусе биротативной турбины (Патент Великобритании №2174762, F02K 3/072, 1986).

Недостатком такой конструкции является низкая надежность из-за повышенной температуры наружных корпусов биротативной турбины, что приводит к увеличению температуры лопастей винтовентилятора со снижением их надежности.

Наиболее близким к заявляемому является винтовентиляторный двигатель, содержащий газогенератор с компрессором и силовой турбиной, а также соосный винтовентилятор с кольцевым газовым каналом и с лопастями, стержни которых расположены в полых стойках, соединенных на входе с компрессором (Авторское свидетельство СССР №1407153, F02C 3/067, 1986 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность из-за повышенной температуры лопастей винтовентилятора в месте их крепления к втулке винтовентилятора, так как отбираемый от компрессора воздух имеет повышенную температуру.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности винтовентиляторного двигателя путем снижения температуры лопастей винтовентилятора.

Сущность изобретения заключается в том, что в винтовентиляторном двигателе, содержащем газогенератор с компрессором и силовой турбиной, а также винтовентилятор с кольцевым газовым каналом, соплом, стекателем и лопастями, стержни которых расположены в полых стойках, согласно изобретению газовый канал ограничен внешним и внутренним воздушными кольцевыми каналами повышенного давления, соединенными на входе с компрессором, полые стойки разделены на переднюю, среднюю и заднюю воздушные полости, кольцевые воздушные каналы повышенного давления выполнены сообщающимися с передней и задней воздушными полостями стоек, а средняя полость, в которой расположен стержень лопасти, соединена на входе с атмосферой, а на выходе через внутреннюю полость втулки винтовентилятора - с каналами в стекателе за соплом, причем кольцевые воздушные каналы повышенного давления на выходе соединены с газовым каналом перед соплом.

Выполнение винтовентилятора с кольцевым газовым каналом, ограниченным с внешней и внутренней стороны воздушными кольцевыми каналами повышенного давления, соединенными на входе с компрессором, исключает утечки горячего газа во внутреннюю полость втулки винтовентилятора, а также натекание паразитных утечек газа на лопасти винтовентилятора, что способствует снижению температуры втулки и лопастей винтовентилятора и повышению их надежности.

Выполнение полых стоек разделенными на переднюю, среднюю и заднюю воздушные полости с соединением между собой внешних и внутренних кольцевых воздушных полостей через переднюю и заднюю воздушную полость стоек позволяет обеспечить необходимый расход охлаждающего воздуха на наддув лабиринтных уплотнений внутренней воздушной полости высокого давления и минимизировать тепловой поток от газа в среднюю воздушную полость стойки, что способствует повышению надежности винтовентилятора.

Размещение в средней воздушной полости стойки стержня лопасти винтовентилятора, а также соединение средней полости на входе с атмосферой, а на выходе через внутреннюю воздушную полость винтовентилятора - с каналами в стекателе за соплом позволяет организовать эффективное охлаждение стержня лопасти и втулки винтовентилятора холодным атмосферным воздухом, прокачка которого осуществляется за счет пониженного давления газа, обтекающего стекатель на выходе за соплом.

Соединение кольцевых воздушных каналов повышенного давления на выходе с газовым каналом перед соплом позволяет обеспечить необходимый перепад давления на лабиринтных уплотнениях между статором и передним ротором, между передним ротором и задним ротором и сработать отбираемый воздух в сопле, что повышает тягу двигателя, улучшает его экономичность и надежность за счет снижения температуры газа перед турбиной.

На фиг.1 показан продольный разрез винтовентиляторного двигателя; на фиг.2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде, на фиг.3 показан элемент II на фиг.2 в увеличенном виде.

Винтовентиляторный двигатель 1 состоит из газогенератора 2 с компрессором низкого давления 3, компрессором высокого давления 4, камерой сгорания 5, турбиной высокого давления 6, турбиной низкого давления 7 и с силовой турбиной 8, через редуктор 9 соединенной с соосным вентилятором 10.

Винтовентилятор 10 выполнен с кольцевым газовым каналом 11, соединенным на входе 12 с выходом 13 из силовой турбины 8, а на выходе оканчивающимся соплом 14 со стекателем 15, установленным на втулке 16 винтовентилятора 10.

Газовый канал 11 ограничен с внешней и внутренней сторон внешним 17 и внутренним 18 воздушными кольцевыми каналами повышенного давления, соединенными на входе 19 с компрессором низкого давления 3, а на выходе через перфорацию 20 и 21 - с газовым каналом 11 перед соплом 14.

Между собой кольцевые каналы 17 и 18 соединены передними 22 и задними 23 воздушными полостями стоек 24 и 25, что обеспечивает подачу необходимого количества воздуха повышенного давления 26 из компрессора низкого давления 3 на наддув лабиринтных уплотнений 27 и 28 между статором 29 и передним ротором 30 винтовентилятора 10, а также лабиринтных уплотнений 31 и 32 между передним ротором 30 и задним ротором 33 винтовентилятора 10.

Средняя полость 34 каждой из стоек 24 и 25, в которых проходят стержни 35 и 36 передней лопасти 37 и задней лопасти 38 винтовентилятора 10, на входе через каналы 39 и 40 соединена с атмосферой 41, а на выходе через внутреннюю полость 42 втулки 16 винтовентилятора 10 - с каналами 43 в стекателе 15 за соплом 14.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе винтовентиляторного двигателя 1 поток газа 44, протекающий по кольцевому газовому каналу 11, мог бы разогреть втулку 16 и лопасти 37, 38 винтовентилятора 10, что привело бы к их поломке. Однако этого не происходит, так как газовый канал 11 ограничен внешним 17 и внутренним 18 воздушными каналами с повышенным давлением воздуха, что исключает паразитные утечки газа 44 через лабиринтные уплотнения 27, 28, 31 и 32 и способствует минимизации температуры втулки 16 и лопастей 37, 38. Атмосферный воздух 45, проходящий через среднюю полость 34 стоек 22 и 23, также способствует минимизации температуры стержней 35 и 36 лопастей 37 и 38, а также втулки 16 винтовентилятора 10.

Винтовентиляторный двигатель содержит газогенератор с компрессором и силовой турбиной, а также винтовентилятор с кольцевым газовым каналом, соплом, стекателем и лопастями, стержни которых расположены в полых стойках. Газовый канал ограничен внешним и внутренним воздушными кольцевыми каналами повышенного давления, соединенными на входе с компрессором. Полые стойки разделены на переднюю, среднюю и заднюю воздушные полости. Кольцевые воздушные каналы повышенного давления выполнены сообщающимися с передней и задней воздушными полостями стоек. Средняя полость, в которой расположен стержень лопасти, соединена на входе с атмосферой, а на выходе через внутреннюю полость втулки винтовентилятора - с каналами в стекателе за соплом. Кольцевые воздушные каналы повышенного давления на выходе соединены с газовым каналом перед соплом. Изобретение направлено на повышение надежности винтовентиляторного двигателя путем снижения температуры лопастей винтовентилятора. 3 ил.

Винтовентиляторный двигатель, содержащий газогенератор с компрессором и силовой турбиной, а также винтовентилятор с кольцевым газовым каналом, соплом, стекателем и лопастями, стержни которых расположены в полых стойках, отличающийся тем, что газовый канал ограничен внешним и внутренним воздушными кольцевыми каналами повышенного давления, соединенными на входе с компрессором, полые стойки разделены на переднюю, среднюю и заднюю воздушные полости, кольцевые воздушные каналы повышенного давления выполнены сообщающимися с передней и задней воздушными полостями стоек, а средняя полость, в которой расположен стержень лопасти, соединена на входе с атмосферой, а на выходе через внутреннюю полость втулки винтовентилятора - с каналами в стекателе за соплом, причем кольцевые воздушные каналы повышенного давления на выходе соединены с газовым каналом перед соплом.