Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя Российский патент 2018 года по МПК F02K3/10 

Описание патента на изобретение RU2641191C1

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к форсажным камерам авиационных турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДДФ) со смешением потоков.

Известна форсажная камера ТРДДФ с лепестковым смесителем потоков и общей форсажной камерой (см., например, книгу "Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей" под ред. Хронина Д.В. - М: Машиностроение, 1989, с. 446).

Организация рабочего процесса в форсажных камерах ТРДДФ сопряжена с дополнительными трудностями. Смешение потоков горячего газа и холодного воздуха осуществляется перед стабилизаторами пламени, и в поперечном сечении камеры возникает существенная неравномерность газового потока по температуре, коэффициенту избытка воздуха и скорости. Эта неравномерность усиливается с увеличением скорости полета самолета, так как возрастает степень двухконтурности двигателя.

Применительно к форсированным режимам работы двигателя основными проблемами управления являются обеспечение и поддержание оптимального состава топливовоздушной смеси в форсажной камере сгорания (α∑opt). (Коршенко В.Н., Мосягин В.В., К вопросу о структуре газового потока во фронтовом устройстве форсажной камеры сгорания ТРДДФ. // Климовские чтения-2014: перспективные направления развития авиадвигателестроения: сборник докладов международной научно-технической конференции. В 2-х т. - СПб.: Изд-во «Скифия-принт», 2014. - Т. 1 - 19…31 с.).

Известна форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков, содержащая наружную и разделяющую контуры обечайки и размещенные во внутреннем контуре стабилизатор пламени и топливные форсунки. Контуры сообщены между собой ниже по потоку от среза стабилизатора пламени на расстоянии не менее ширины его полки (патент РФ №2209992, опубл. 10.08.2003 г.). Недостатком такой системы смешения является значительное увеличение длины форсажной камеры для обеспечения полноты горения топлива, подводимого к холодному воздуху второго контура, и отсутствие закона изменения расхода топлива в дополнительные форсунки. На бесфорсажных режимах работы двигателя холодный воздух плохо смешивается с горячим газом внутреннего контура, снижая эффективность двигателя.

Задачей изобретения является получение газового потока с требуемым коэффициентом избытка воздуха в любой точке сечения перед фронтовым устройством форсажной камеры.

Поставленная задача решается тем, что в известной форсажной камере двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащем корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями форсажного топлива, стабилизаторами пламени, согласно заявляемому изобретению, перед смесителем во втором контуре установлен дополнительный коллектор с распылителями, при этом распылители дополнительного коллектора располагаются посередине карманов смесителя.

Горячий газ, выходящий из турбины, имеет остаток воздуха, не участвовавший в горении в основной камере сгорания и определяемый с помощью коэффициента избытка воздуха

αокс.=GвI/Gт⋅L0

где GвI - количество воздуха, прошедшего через внутренний I контур;

Gт - количество топлива, сгоревшего в основной камере сгорания;

L0=14,9 - количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива.

Количество воздуха II контура GвII на различных режимах полета зависит от степени двухконтурности m. Для обеспечения равенства местных коэффициентов избытков воздуха на входе в форсажную камеру во второй контур перед смесителем распыляется дополнительное топливо пропорционально расходу топлива в основную камеру сгорания, умноженному на коэффициент степени двухконтурности.

Gт доп=Gт⋅m

При этом расход Gт доп отбирается от общего расхода форсажного топлива.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлены:

Фиг. 1. Разрез фросажной камеры двухконтурного турбореактивного двигателя.

Фиг. 2. Вид по стрелке А на смеситель с дополнительным коллектором.

Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков, содержащая корпус 1, дополнительный коллектор 2 с распылителями 3, смеситель 4, фронтовое устройство 5 с распылителями 2-го и 3-го контуров форсажного топлива 6, первый топливный коллектор 7 со стабилизаторами пламени 8, жаровую трубу 9 с экранами 10.

После запуска форсажной камеры горение топлива из 1-го топливного коллектора 7 за стабилизаторами 8 обеспечивает минимальный форсажный режим. Подача форсажного топлива из 2-го и 3-го коллекторов вызывает распыливание через распылители 6 при равномерном распределении топлива по поперечному сечению жаровой трубы 9 форсажной камеры, защищенной от высокой температуры экранами 10.

Дополнительный коллектор 2 установлен таким образом, чтобы его распылители 3 располагались посередине карманов смесителя 4.

Смешением продуктов горения из-за турбины и топливовоздушной смеси из карманов смесителя 4 при подаче определенного расхода топлива через дополнительный коллектор 2 и распылители 3 обеспечивается требуемый коэффициент избытка воздуха в любой точке сечения перед распылителями 6 и стабилизаторами 8 фронтового устройства 5 форсажной камеры.

Максимальный суммарный расход форсажного топлива всех четырех коллекторов соответствует расчетному для режима полного форсажа.

Распыливание топлива дополнительным коллектором 2 может быть использовано во всем диапазоне форсажных режимов работы двигателя, поскольку обеспечивает равномерное распределение коэффициента избытка воздуха в смеси воздуха и газов, поступающей во фронтовое устройство.

Похожие патенты RU2641191C1

название год авторы номер документа
ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ И СПОСОБ ЕЁ РАБОТЫ 2021
  • Варсегов Владислав Львович
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Мингазов Билал Галавтдинович
  • Мухин Андрей Николаевич
  • Сыченков Виталий Алексеевич
RU2784569C1
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ФОРСАЖНУЮ КАМЕРУ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2020
  • Коцюбинский Сергей Вадимович
RU2752332C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАМЕНИ В ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЕ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2009
  • Кишалов Александр Евгеньевич
RU2403422C1
ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2002
  • Лобурев А.В.
  • Титов Л.М.
  • Эзрохи А.Б.
RU2209992C1
СМЕСИТЕЛЬ ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ 1995
  • Андреев А.В.
  • Чепкин В.М.
RU2117805C1
ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА ДВУХКОНТУРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ СО СМЕШЕНИЕМ ПОТОКОВ (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Потапов Алексей Юрьевич
  • Снатенков Борис Андреевич
  • Скибин Владимир Алексеевич
  • Горбатко Алексей Алексеевич
  • Кудрявцев Авенир Васильевич
  • Башашкин Роман Валерьевич
RU2366823C1
СМЕСИТЕЛЬ ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ 1995
  • Андреев Анатолий Васильевич
  • Чепкин Виктор Михайлович
RU2270354C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНЫМ ДВУХКОНТУРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ФОРСАЖНОЙ КАМЕРОЙ 2011
  • Цховребов Михаил Михайлович
  • Эзрохи Юрий Александрович
RU2464437C1
Способ стабилизации зоны горения в форсажной камере сгорания турбореактивного двигателя и форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя 2017
  • Костерин Андрей Валентинович
  • Мингалеев Газиз Фуатович
  • Салимов Радий Ильдусович
RU2680781C1
КАМЕРА СМЕШЕНИЯ ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ 2016
  • Паюла Виктор Викторович
  • Смирнова Екатерина Вячеславовна
  • Смирнов Александр Николаевич
RU2621431C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 641 191 C1

Реферат патента 2018 года Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к форсажным камерам авиационных турбореактивных двухконтурных двигателей со смешением потоков. Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя содержит корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями форсажного топлива, стабилизаторами пламени. Перед смесителем во втором контуре установлен дополнительный коллектор с распылителями. Распылители дополнительного коллектора располагаются посередине карманов смесителя, что обеспечивает создание топливовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха, равным аналогичному коэффициенту в горячем газе за турбиной. Изобретение позволяет получать газовый потока с требуемым коэффициентом избытка воздуха в любой точке сечения перед фронтовым устройством форсажной камеры, что упрощает задачу равномерного распределения форсажного топлива в поперечном сечении. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 641 191 C1

Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащая корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями форсажного топлива, стабилизаторами пламени, отличающаяся тем, что перед смесителем во втором контуре установлен дополнительный коллектор с распылителями, при этом распылители дополнительного коллектора располагаются посередине карманов смесителя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2641191C1

ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2002
  • Лобурев А.В.
  • Титов Л.М.
  • Эзрохи А.Б.
RU2209992C1
EP 1939438 A2, 02.07.2008
US 3693354 A1, 26.09.1972
EP 1939438 A3, 09.01.2013
ДВУХКОНТУРНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2003
  • Агафонов Юрий Михайлович
  • Брусов Владимир Алексеевич
  • Брусова Татьяна Сергеевна
  • Агафонов Николай Юрьевич
  • Аблаева Екатерина Яковлевна
  • Балымов Александр Фёдорович
  • Бобров Рауф Каюмович
  • Беломестнов Эдуард Николаевич
  • Бурлаков Лев Иванович
  • Богданов Александр Иванович
  • Великанова Нина Петровна
  • Голущенко Анатолий Романович
  • Закиев Фарит Кавиевич
  • Зазерский Владимир Дмитриевич
  • Кадыров Раиф Ясавеевич
  • Корнаухов Александр Анатольевич
  • Коломыцева Елена Евгеньевна
  • Кузнецов Николай Ильич
  • Кожин Виктор Георгиевич
  • Ларюхин Сергей Анатольевич
  • Лысова Валентина Петровна
  • Маргулис Станислав Гершевич
  • Мальцева Татьяна Ивановна
  • Мифтахов Ильгиз Инсарович
  • Мокшанов Александр Павлович
  • Семёнова Тамара Анатольевна
  • Симкин Эдуард Львович
  • Шамсутдинов Марат Ильдарович
  • Шустов Виктор Алексеевич
  • Хамитов Рафаэль Махмутович
  • Ильюшкин Василий Васильевич
  • Коробова Надежда Васильевна
  • Тонких Светлана Юрьевна
RU2271460C2
ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2004
  • Белоусов В.А.
  • Демкин Н.Б.
  • Житенев В.К.
  • Казанов А.В.
  • Лев А.П.
  • Малыгин Ю.М.
  • Наумов А.Н.
  • Шенкин А.В.
RU2258830C1
Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя 1980
  • Андреев А.В.
  • Ларионов В.М.
  • Марчуков Ю.П.
  • Подымов В.Н.
SU928869A2

RU 2 641 191 C1

Авторы

Коцюбинский Сергей Вадимович

Равикович Юрий Александрович

Матушкин Антон Алексеевич

Даты

2018-01-16Публикация

2016-12-26Подача