Форсажная камера сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя Российский патент 2019 года по МПК F23R3/18 F02K3/10 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к конструкции элементов форсажных камер турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД).

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана форсажная камера сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя, содержащая корпус с установленным в нем теплозащитным экраном, с образованием между ними канала охлаждения, диффузор, образованный корпусом камеры и затурбинным коком, фронтовое устройство, включающее в себя радиальные стабилизаторы пламени и кольцевой стабилизатор пламени, жестко зафиксированный относительно корпуса (RU 2508508 С2).

Недостатком прототипа является то, что циркуляционная зона, образующаяся за кольцевым стабилизатором, граничит непосредственно с теплозащитным экраном, в результате чего повышается теплонагруженность последнего, что приводит к снижению его ресурса и надежности элементов двигателя в целом.

Техническим результатом, достигаемым заявленным способом, является снижение термической нагрузки на теплозащитный экран, что увеличит его ресурс и повышает надежность элементов конструкции двигателя в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной форсажной камере сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя, содержащей корпус с установленным в нем теплозащитным экраном, с образованием между ними канала охлаждения, диффузор, образованный корпусом камеры и затурбинным коком, фронтовое устройство, включающее в себя радиальные стабилизаторы пламени и кольцевой стабилизатор пламени, жестко зафиксированный относительно корпуса, согласно настоящему изобретению, она дополнительно снабжена кольцевым экраном, жестко соединенным торцем с кромкой наружного диаметра кольцевого стабилизатора пламени с образованием между кольцевым и теплозащитным экранами сужающегося по ходу движения основного газового потока концентричного кольцевого канала, при этом кольцевой экран жестко зафиксирован относительно теплозащитного экрана.

Наличие кольцевого экрана позволяет отделить циркуляционную зону за кольцевым стабилизатором, в которой происходит стабилизация пламени и имеет место наибольшая температура, от теплозащитного экрана. Благодаря образованию между кольцевым и теплозащитным экранами концентричного канала, через который проходит охлаждающий газовый поток, не участвующий в процессе горения, уменьшается термическая нагрузка на теплозащитный экран, что увеличивает его ресурс и надежность форсажной камеры в целом.

Предпочтительно выполнить в кольцевом экране по окружности сквозные отверстия, непосредственно за которыми, по ходу движения основного газового потока, на его внутренней поверхности выполнен кольцевой козырек, направленный в сторону кольцевого стабилизатора пламени. Это позволит перенаправить часть охлаждающего газа на внутреннюю поверхность кольцевого экрана, для охлаждения самого экрана. Кроме того, это повысит стабильность циркуляционной зоны за кольцевым стабилизатором, что увеличит полноту сгорания топлива.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей, где на фигуре 1 изображен продольный разрез форсажной камеры сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя, на фигуре 2 - вид А.

Форсажная камера сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя, содержит корпус 1 с установленным в нем теплозащитным экраном 2, с образованием между ними канала охлаждения 3, диффузор 4, образованный корпусом 1 камеры и затурбинным коком 5, фронтовое устройство, включающее в себя радиальные стабилизаторы пламени 6 и кольцевой стабилизатор пламени 7, жестко зафиксированный относительно корпуса 1, в частности посредством тяг 8, через радиальные стабилизаторы пламени 6.

Форсажная камера сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя дополнительно снабжена кольцевым экраном 9, жестко соединенным торцем с кромкой наружного диаметра кольцевого стабилизатора пламени 7 (например, методом сварки) с образованием между кольцевым и теплозащитным экранами 9 и 2 сужающегося по ходу движения основного газового потока концентричного кольцевого канала 10, при этом кольцевой экран 9 жестко зафиксирован относительно теплозащитного экрана 2, например с помощью П-образных проставок 11.

В кольцевом экране 9 по окружности выполнены сквозные отверстия 12, непосредственно за которыми, по ходу движения основного газового потока, на его внутренней поверхности выполнен кольцевой козырек 13, направленный в сторону кольцевого стабилизатора пламени 7.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Газовый поток из диффузора 4, разделяется кольцевым стабилизатором пламени 7 на внутренний и внешний. Внутренний поток участвует в процессе горения. Внешний поток в свою очередь делится теплозащитным экраном 2 на подэкранный и приэкранный. Подэкранный поток газа через канал 3 между теплозащитным экраном 2 и корпусом камеры 1 идет на охлаждение этих и других элементов конструкции двигателя, например, элементов сопла. Приэкранный поток проходит между теплозащитным и кольцевым экранами 2 и 9 попадая в отверстия 12 и концентричный кольцевой канал 10. Из отверстий газ направляется козырьком 13 в сторону противоположную основному газовому потоку и смешивается с потоком в циркуляционной зоне за кольцевым стабилизатором 7, тем самым охлаждает кольцевой экран 9 и стабилизирует циркуляционную зону. Проходя через концентричный кольцевой канал 10, газовый поток участвует в охлаждении как теплозащитного экрана 2, так и кольцевого экрана 9.

Форсажная камера сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя содержит корпус с установленным в нем теплозащитным экраном с образованием между ними канала охлаждения, диффузор, фронтовое устройство. Диффузор образован корпусом камеры и затурбинным коком. Фронтовое устройство включает в себя радиальные стабилизаторы пламени и кольцевой стабилизатор пламени, жестко зафиксированный относительно корпуса. Форсажная камера сгорания дополнительно снабжена кольцевым экраном, жестко соединенным торцом с кромкой наружного диаметра кольцевого стабилизатора пламени с образованием между кольцевым и теплозащитным экранами сужающегося по ходу движения основного газового потока концентричного кольцевого канала. Кольцевой экран жестко зафиксирован относительно теплозащитного экрана. Изобретение направлено на снижение термической нагрузки на теплозащитный экран, что увеличивает его ресурс и повышает надежность двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Форсажная камера сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя, содержащая корпус с установленным в нем теплозащитным экраном с образованием между ними канала охлаждения, диффузор, образованный корпусом камеры и затурбинным коком, фронтовое устройство, включающее в себя радиальные стабилизаторы пламени и кольцевой стабилизатор пламени, жестко зафиксированный относительно корпуса, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена кольцевым экраном, жестко соединенным торцом с кромкой наружного диаметра кольцевого стабилизатора пламени с образованием между кольцевым и теплозащитным экранами сужающегося по ходу движения основного газового потока концентричного кольцевого канала, при этом кольцевой экран жестко зафиксирован относительно теплозащитного экрана.

2. Форсажная камера сгорания турбореактивного двухконтурного двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что в кольцевом экране по окружности выполнены сквозные отверстия, непосредственно за которыми, по ходу движения основного газового потока, на его внутренней поверхности выполнен кольцевой козырек, направленный в сторону кольцевого стабилизатора пламени.