СИСТЕМА РАЗГРУЗКИ КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2011 года по МПК F02K3/75 F04D27/02 

Настоящее изобретение относится к системе разгрузки компрессора низкого давления газотурбинного двигателя.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к двухконтурному газотурбинному двигателю, в частности к авиационному двухконтурному турбореактивному двигателю, содержащему в пространстве между каналом первичного потока и каналом вторичного потока промежуточный конструктивный кожух, располагающийся в осевом направлении между компрессором низкого давления и компрессором высокого давления, и разгрузочный проход, обеспечивающий возможность отведения некоторой части газового потока, подаваемого компрессором низкого давления, в направлении канала вторичного потока сзади по потоку от опорных кронштейнов, причем промежуточный кожух снабжен в своей периферийной части множеством опорных кронштейнов.

В турбореактивных двигателях системы разгрузки компрессоров выполняют две функции. С одной стороны, эти системы обеспечивают необходимую адаптацию компрессора низкого давления, удаляя избыточное количество воздуха, чтобы исключить помпаж компрессора или вращающийся отрыв потока. А с другой стороны, эти системы выполняют функцию удаления града. Действительно, если бы град смог достигнуть камеры сгорания, это могло бы привести к самовыключению двигателя.

В известных в настоящее время устройствах подобного рода (например, из патентного документа ЕР 1308601) воздух отбирается при помощи механизма, содержащего заслонку, расположенную перед промежуточным кожухом, после чего этот воздух выбрасывается в канал вторичного потока позади направляющих лопаток вторичного потока. Однако для улучшения характеристик двигателей известен прием интегрирования направляющих лопаток вторичного потока в опорные кронштейны турбореактивного двигателя. Это приводит к отведению воздуха позади опорных кронштейнов, что оказывается затруднительным, в частности, на небольших двигателях вследствие относительно малой располагаемой межканальной высоты. Таким образом эти устройства не позволяют обеспечить удовлетворительное удаление града.

Технической задачей настоящего изобретения является создание газотурбинного двигателя и системы разгрузки компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, которые позволяют устранить отмеченные выше недостатки.

Поставленная техническая задача в соответствии с настоящим изобретением решена путем создания системы разгрузки газотурбинного двигателя, содержащей отверстие разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами, и скользящую заслонку, имеющую возможность занимать три различных положения, а именно закрытое положение, в котором скользящая заслонка полностью перекрывает проход разгрузки и отверстие разгрузки, промежуточное положение, в котором отверстие разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами, является перекрытым, тогда как проход разгрузки, позволяющий обеспечить отведение некоторой части газового потока позади опорных кронштейнов по потоку, является открытым, и открытое положение, в котором отверстие разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами, и проход разгрузки, открывающийся по потоку позади опорных кронштейнов, оба являются открытыми.

Благодаря приведенной выше конструкции град может быть полностью удален в открытом положении заслонки. Таким образом устраняется опасность самопроизвольного отключения двигателя в случае попадания самолета в условия выпадения града.

Предпочтительно заслонка содержит круговой выступ, который перекрывает отверстие разгрузки в промежуточном положении заслонки.

В соответствии со специфическим вариантом реализации газотурбинный двигатель содержит обечайку, по которой со скольжением имеет возможность перемещаться скользящая заслонка.

Предпочтительно заслонка снабжена эластомерными уплотнительными прокладками или щеточными уплотнениями, предназначенными для обеспечения герметичности между заслонкой и пластиной.

Согласно второму аспекту настоящее изобретение относится к системе разгрузки компрессора низкого давления, составляющего часть газотурбинного двигателя.

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания, не являющегося ограничительным примером его реализации, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - частичный разрез турбореактивного двигателя, содержащего систему разгрузки согласно изобретению;

фиг.2 - система разгрузки в закрытом положении согласно изобретению;

фиг.3 - система разгрузки в промежуточном положении согласно изобретению;

фиг.4 - система разгрузки в полностью открытом положении;

фиг.5 - разрез турбореактивного двигателя, содержащего щеточное уплотнение;

фиг.6 - общий вид средств приведения заслонки в движение согласно изобретению.

Показанный на фиг.1 двухконтурный турбореактивный двигатель, имеющий продольную ось Х-Х, содержит в своей передней зоне вентилятор, который подает воздух в кольцевой канал 2 первичного потока и в кольцевой канал 3 вторичного потока, отделенные друг от друга межканальным кожухом 4.

В канале 2 первичного потока располагаются последовательно, если смотреть в направлении по течению потока, компрессор 6 низкого давления, кольцевой канал 8, имеющий сечение S-образной формы, и компрессор 10 высокого давления, который обеспечивает подачу сжатого воздуха в камеру сгорания (не показана).

Межканальный кожух 4 содержит, если смотреть в направлении по течению потока, носок 12 разделителя потока, внутренняя стенка которого образует статор компрессора низкого давления, промежуточный конструктивный кожух 14, который содержит в своей внутренней в радиальном направлении зоне канал 8, имеющий S-образную форму, и статор 16 компрессора 10 высокого давления. Канал 3 вторичного потока ограничен изнутри наружной стенкой носка 12 и внутренними платформами опорных кронштейнов 18 двигателя, которые проходят через этот вторичный поток. В этом варианте реализации выходные направляющие лопатки (ОGV) интегрированы в опорные кронштейны 18.

Как показано на фиг.2, кольцевой коллектор 20 открывается в канал первичного потока позади по потоку от компрессора 6 низкого давления. Этот коллектор может быть перекрыт при помощи заслонки 22, установленной с возможностью скольжения и способной занимать три различных положения. На фиг.2 заслонка находится в своем полностью закрытом положении, в котором она герметично перекрывает кольцевой коллектор 20. Для этого уплотнительные прокладки 24 герметизации обеспечивают герметичную связь между заслонкой 22 и кольцевым коллектором 20.

На фиг.3 заслонка находится в своем промежуточном положении. В этом положении круговой выступ 26, жестко связанный с заслонкой 22, изолирует отверстие 28 разгрузки, которое открывается по потоку перед опорными кронштейнами 18. Проход 29 разгрузки, обеспечивающий возможность отведения некоторой части газового потока позади опорных кронштейнов 18, напротив того, является открытым, как показано стрелками 30 и 32. При этом поток воздуха проходит под опорными кронштейнами 18 и выбрасывается по потоку позади этих кронштейнов через решетки 34. Затем он смешивается с вторичным потоком 3.

На фиг.4 заслонка находится в полностью открытом положении. В этом положении круговой выступ 26 заслонки 22 полностью освобождает отверстие 28 разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами 18. Это положение принимается в случае наличия града, в частности на относительно низких оборотах двигателя. Град может отводиться непосредственно во вторичный поток, как это схематично показано стрелкой 36. Таким образом устраняется возможное закупоривание межканальной части промежуточного кожуха. При этом ухудшение аэродинамических характеристик оказывается вполне приемлемым, поскольку удаление града не является необходимым при высоких оборотах двигателя.

На фиг.5 представлен вариант реализации, в котором одна из уплотнительных прокладок представляет собой уплотнение щеточного типа, тогда как другая уплотнительная прокладка 24 представляет собой уплотнение, изготовленное из эластомера. В этом варианте реализации заслонка 22 скользит по обечайке 40. На фиг.5 заслонка находится в полностью закрытом положении, причем ее промежуточное положение и полностью открытое положение схематически представлены позициями 22₁ и 22₂.

На фиг.6 представлен пример реализации средств, при помощи которых заслонка 22 может быть приведена в движение и переведена из одного положения в другое. В рассматриваемом примере эти средства образованы подъемником 42, например гидравлическим или электрическим подъемником. Подъемник 42 располагается под платформами 43 лопаток 18 выходного направляющего аппарата.

Шток 44 подъемника приводит в движение качалку 46, которая инвертирует движение этого подъемника. В том случае, когда шток 44 подъемника выдвинут, заслонка 22 находится в своем закрытом положении, и наоборот, в том случае, когда шток подъемника втянут, заслонка находится в своем открытом положении (фиг.6).

Двухконтурный газотурбинный двигатель, в частности авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель, содержит между каналом первичного потока и каналом вторичного потока промежуточный конструктивный кожух, расположенный в осевом направлении между компрессором низкого давления и компрессором высокого давления. Газотурбинный двигатель содержит также проход разгрузки для отведения части газового потока, подаваемого компрессором низкого давления, в направлении канала вторичного потока позади по потоку от опорных кронштейнов, располагающихся на периферийной части промежуточного кожуха. Газотурбинный двигатель имеет отверстие разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами, и скользящую заслонку, занимающую три положения. В закрытое положение скользящая заслонка полностью перекрывает проход разгрузки и отверстие разгрузки. В промежуточном положении отверстие разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами, является перекрытым, тогда как проход разгрузки, позволяющий обеспечить отведение некоторой части газового потока позади опорных кронштейнов по потоку, является открытым. В открытом положении отверстие разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами, и проход разгрузки, открывающийся по потоку позади опорных кронштейнов, оба являются открытыми. Изобретение обеспечивает удовлетворительное удаление града. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Двухконтурный газотурбинный двигатель, в частности авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель, содержащий между каналом (2) первичного потока и каналом (3) вторичного потока промежуточный конструктивный кожух (14), расположенный в осевом направлении между компрессором (6) низкого давления и компрессором (10) высокого давления, и проход (29) разгрузки для отведения части газового потока, подаваемого компрессором низкого давления, в направлении канала (3) вторичного потока позади по потоку от опорных кронштейнов (18), располагающихся на периферийной части промежуточного кожуха, отличающийся тем, что этот газотурбинный двигатель содержит отверстие (28) разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами (18), и скользящую заслонку (22), занимающую три положения, т.е. закрытое положение, в котором скользящая заслонка (22) полностью перекрывает проход разгрузки и отверстие разгрузки, промежуточное положение, в котором отверстие (28) разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами (18), является перекрытым, тогда как проход (29) разгрузки, позволяющий обеспечить отведение некоторой части газового потока позади опорных кронштейнов (18) по потоку, является открытым, и открытое положение, в котором отверстие (28) разгрузки, открывающееся по потоку перед опорными кронштейнами (18), и проход (29) разгрузки, открывающийся по потоку позади опорных кронштейнов, оба являются открытыми.

2. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что заслонка (22) содержит круговой выступ (26), который перекрывает отверстие (28) разгрузки в промежуточном положении заслонки.

3. Газотурбинный двигатель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что содержит обечайку (40), по которой со скольжением имеет возможность перемещаться скользящая заслонка (22).

4. Газотурбинный двигатель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что заслонка (22) снабжена изготовленными из эластомера уплотнительными прокладками (24) или щеточными уплотнениями (38), предназначенными для обеспечения герметичности между заслонкой и каналом (2) первичного потока.

5. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что заслонка (22) снабжена изготовленными из эластомера уплотнительными прокладками (24) или щеточными уплотнениями (38), предназначенными для обеспечения герметичности между заслонкой и каналом (2) первичного потока.

6. Система разгрузки компрессора низкого давления, составляющего часть газотурбинного двигателя в соответствии с одним из пп.1-5.