Турбореактивный двигатель с редуктором и камерой сгорания Российский патент 2019 года по МПК F02K3/00 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к турбореактивным двигателям.

Известен турбореактивный двигатель, содержащий корпус с коаксиально размещенными в нем наружном валом, средним валом и внутреннем валом, с размещенными на них компрессорам и турбинами (RU 2665823 C1, 04.09.2018). Недостатком известного двигателя является высокий расход топлива.

Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств.

Техническим результатом изобретения является повышение мощности турбореактивного двигателя, снижение расхода топлива.

Технический результат достигается тем, что турбореактивный двигатель содержит корпус с размещенными в нем компрессором высокого давления, соединенным через наружный вал с турбиной высокого давления, компрессором высокого давления, установленным на среднем валу и соединенным с турбиной высокого давления, компрессором низкого давления, соединенным через внутренний вал с турбиной низкого давления, при этом на наружном валу расположен основной генератор переменного тока, имеющий генератор подмагничивания и генератор переменного тока электромагнитной муфты с якорем, сообщенные с осью редуктора, причем внутри корпуса расположена камера сгорания, содержащая с одной стороны воздухозаборную камеру, кольцевую камеру с кольцевым нагревательным элементом, установленным на керамических перегородках, а с другой стороны кольцевая камера соединена каналом с ребрами жесткости с жаровой камерой, причем на канале и ребрах установлены форсунки с электродами, внутри воздуховода расположен конденсатор и компрессор системы охлаждения, а с внешней стороны воздуховода установлен редуктор.

На фиг.1 изображен продольный разрез турбореактивного двигателя.

На фиг. 2 изображен продольный разрез камеры сгорания.

На фиг.3 изображен поперечный разрез канала с вертикальными и горизонтальными форсунками.

На фиг.4 изображен частичный поперечный разрез двигателя, вид жаровых камер, генератора и осей контура.

На фиг.5 изображен частичный поперечный разрез двигателя, вид поперечного разреза камеры нагревания, где расположен экран и нагревательный элемент, а так же внутренняя полость турбины высокого давления, где расположены внутренние лопатки турбины высокого давления и внутренние испарители системы охлаждения, а так же валы на которых расположены турбины и генераторы на другой половине чертежа расположены воздухозаборная камера и обтекатели, камеры сгорания и в нижней части основной генератор переменного тока.

На фиг.6 изображен продольный разрез электромагнитной муфты вид якоря и катушек намагничивания и генератора переменного тока электромагнитной муфты.

На фиг.7 изображен поперечный разрез якоря с катушками намагничивания.

На фиг.8 изображен поперечный разрез генератора переменного тока электромагнитной муфты, а так же радиатора, на котором находится трехфазный полупроводниковый мост.

Турбореактивный двигатель с редуктором 51 и камерой сгорания содержит корпус 46 с размещенными в нем компрессором 3, соединенным через наружный вал 2 с турбиной высокого давления 4, компрессором 32 высокого давления, установленным на среднем валу 31 и соединенным с турбиной 30 высокого давления, компрессором 36 низкого давления, соединенным через внутренний вал 38 с турбиной низкого давления 39. На наружном валу 2 расположен основной генератор 8 переменного тока, имеющий генератор 9 подмагничивания и генератор 10 переменного тока электромагнитной муфты с якорем 48, сообщенные с осью 50 редуктора 51. Внутри корпуса 46 расположена камера сгорания, содержащая с одной стороны воздухозаборную камеру 19, кольцевую камеру 22 с кольцевым нагревательным элементом 24, установленным на керамических перегородках, а с другой стороны кольцевая камера 22 соединена каналом 25 с ребрами 28 жесткости с жаровой камерой 26. На канале и ребрах установлены форсунки 14 с электродами, внутри воздуховода 53 расположен конденсатор 42 и компрессор 41 системы охлаждения, а с внешней стороны воздуховода установлен редуктор 51. На турбине 4 высокого давления имеется полость 5, в которой расположены внутренние лопатки 6, направляющие охлажденный воздух от испарителей 7 в полость основных рабочих тяговых лопаток 6 турбины высокого давления. На наружном валу 2 расположен генератор 8 переменного тока, в который входят бесконтактные генераторы 9 подмагничивания. На наружном валу 2 расположен генератор 10 переменного тока электромагнитной муфты 13, рядом расположен радиатор 11 охлаждения полупроводникового кремневого трехфазного моста 12. Электромагнитная муфта 13, содержащая якорь 48 с ребрами охлаждения, с наружи якоря 48 расположены подшипники скольжения, и угловая шестеренка 49, которая соединена с шестеренкой, которая вращает ось 50 редуктора 51, внутри якоря расположены катушки электромагнитной муфты 13, которые соединены с трехфазным полупроводниковым кремневым мостом 12. Турбина 30 высокого давления имеется полость, где расположены внутренние лопатки направляющие охлажденный воздух от испарителей в полость основных рабочих лопаток турбины высокого давления. На турбореактивном двигателе расположены компрессор 39 на внутреннем валу 38 и дублирующие подвижные части генераторов и топливных насосов, а так же насосов гидравлики. На корпусе турбореактивного двигателя расположен воздуховод 53, внутри которого расположен конденсатор 42 системы охлаждения двух турбин высокого давления, а так же внутри воздуховода на корпусе турбореактивного двигателя расположен бак 44 с незамерзающей жидкостью и испарителем 43. На корпусе турбореактивного двигателя расположен редуктор 51, рядом с воздуховодом на редукторе 51 расположены компрессор 52 системы охлаждения двух турбин высокого давления, а так же топливные насосы и насосы гидравлики. Внутри корпуса 46 турбореактивного двигателя расположена камера сгорания, содержащая воздухозаборную камеру 19, внутри которой расположен обтекатель 18 и демпфером 20, ограничивающий поток воздуха кольцевую камеру 22 нагрева. Воздухозаборная камера 19 соединена с кольцевой камерой 28 нагрева ребрами жесткости, внутри кольцевой камеры 22 нагрева расположены экран 21, направляющий поток воздуха равномерно вдоль кольцевого электронагревательного элемента 24, расположенного на керамических перегородках, на которых имеются отверстия для циркуляции нагретого воздуха внутри кольцевой камеры 22 нагрева, с другой стороны кольцевой камеры нагрева соединена ребрами жесткостью с жаровой камерой 26, внутри которой расположены кольца из тугоплавкого металла. Жаровая камера 26 соединена с кольцевой камерой нагрева каналом 25, внутри канала расположена направляющая лопатка 27. На канале и ребрах 28 жесткости, которые соединяют жаровую камеру 26 с кольцевой камерой нагрева расположены форсунки 14, внутри которых расположены сеточки 15 для очистки топлива, а так же внутри форсунок 14 расположены электроды для поджога топлива на турбореактивном двигателе. Все турбины установлены на подшипниках скольжения, другая ответная часть подшипника соединена с корпусом турбореактивного двигателя.

Работа турбореактивного двигателя.

Пилот, находясь в кабине борта самолета, дает команду с пульта управления, работают светосигнальное табло, а так же центральный светосигнальный огонь, сигнал на запуск турбореактивного двигателя с пульта управления поступает на блок преобразований и вычислений (БПВ) далее сигнал поступает на мультиплексный канал информационного обмена (МКИО), далее сигнал поступает на блок системы запуска, управления и контроля силовой установкой, после сигнал поступает на блок системы запуска и управлением вспомогательной силовой установки работает вспомогательная силовая установка (ВСУ) на борту самолета работает система электроснабжения. Команда на запуск турбореактивного двигателя поступает с бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) на силовой блок управления запуска двигателя силового блока управления напряжение поступает на комбинированный электростартер- генератор 1. Электростартер- генератор 1 начинает вращать наружный вал 2, на которой расположены турбины компрессора 3, а так же турбина 4 высокого давления, на которой расположена полость 5, внутри которой находится внутренние лопатки 6, направляющие охлажденный воздух от испарителей 7 в полость основных рабочих лопаток турбины 4 высокого давления. На наружном валу 2 генератор переменного тока 8 и генератор подмагничивания 9 одновременно вращается генератор переменного тока 10 электромагнитной муфты. Рядом с генератором переменного тока 10 расположен радиатор 11 для охлаждения полупроводникового кремневого трехфазного моста 12. Одновременно с генератором переменного тока 10 электромагнитной муфты вращаются катушки электромагнитной муфты 13, которые соединены с трехфазным полупроводниковым кремневым мостом 12, работают топливные насосы (на чертежах не показаны), подающие топливо на форсунки 14, внутри которых расположены сеточки 15 для очистки топлива. Подается высокое напряжение на электроды 16, расположенные внутри форсунок 14, происходит поджег топлива в форсунках 14. При вращении вала 2 вращаются турбины 3 компрессора, установленные на подшипниках скольжения 17. Поток воздуха, поступающий с турбин компрессора направленный на обтекатель 18 воздухозаборной камеры 19, проходящий через демпфер 20, направлен на экран 21. Поток воздуха, проходя внутри кольцевой нагревательной камеры 22, внутри которой расположен теплоизолятор 23, обеспечивающий сохранность тепла в кольцевой камере 22 нагрева, поток воздуха поступает на нагревательный элемент 24, нагретый поток воздуха поступает в канал 25, который соединен с жаровой камерой 26. Внутри канала 25 расположена направляющая лопатка 27, снаружи канала 25 расположены ребра жесткости 28, между ребрами 28 расположены форсунки 14. Топливо, поступающее в форсунки 14, горит, горящее пламя форсунок 14, соединяясь с нагретым потоком воздуха от электронагревательного элемента 24, увеличивает температуру, направленную в жаровую камеру 26, в которой расположенные тугоплавкие кольца 29, защищающие от разрушения жаровой камеры 26. Направленный горячий поток воздух, объединенный с горящим пламенем от форсунок 14 направлен на основную рабочую лопатку турбины 4 высокого давления, турбина 4 высокого давления начинает самостоятельно вращаться. Одновременно поток горящего пламени направлен на основную рабочую лопатку турбины 30 высокого давления, которая начинает вращать вал 31, где расположен компрессор 32, а так же установленный на подшипниках 33 скольжения, за турбиной 30 высокого давления расположены турбины 34 низкого давления. Установленные на подшипниках 35 скольжения далее начинают вращаться турбины компрессора 36, установленные на подшипниках 37 скольжения, компрессор 36 начинают вращать вал 38, где на другом конце вала 38 расположены турбины низкого давления 39, так же установленные на подшипниках 40 скольжения. На вращающемся валу 38 расположены дублирующие подвижные части 41 компрессора системы охлаждения, в которую входят конденсатор 42 и испаритель 43, который расположен в баке 44 с незамерзающей жидкостью для охлаждения рубашки 45 корпуса 46 турбореактивного двигателя. Между рубашкой 45 корпуса 46 турбореактивного двигателя и радиальным зазором расположены турбины высокого давления, а именно турбина 4 высокого давления, а так же турбина 30 высокого давления, в каждой турбине высокого давления имеется полость 5, внутри которой находится внутренние лопатки 6, направляющие охлажденный воздух от испарителей 7 в полость основных рабочих лопаток турбин 4 и 30 высокого давления. На генераторе переменного тока 10 электромагнитной муфты расположен датчик 47 скорости вала 2. При наборе максимальных оборотов вала 2 сигнал с датчика 47 поступает на бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ), бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) дает сигнал на силовой блок управления отключения напряжения на электростартер генератор 1. Электростартер - генератор начинает работать в качестве генератора подавать напряжение на генератор подмагничивания 9, с генератора подмагничивания 9 напряжение поступает на основной генератор 8 переменного тока.

С бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) сигнал поступает на силовой блок управления, с силового блока управления напряжения поступает на генератор 10 переменного тока электромагнитной муфты, с генератора 10 переменного тока переменное напряжение поступает на полупроводниковый кремневый трехфазный мост 12, где преобразуется в постоянный ток. Постоянное напряжение поступает на катушки электромагнитной муфты 13, вращающие катушки намагничиваются и заставляют вращаться якорь 48 электромагнитной муфты, якорь 48 начинает вращать шестеренку 49, соединенную с осью 50 редуктора 51. На редукторе расположены компрессор 52 системы охлаждения, а так же топливные насосы и насосы гидравлики.

Бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) стабильно поддерживает количество оборотов на оси 50 редуктора 51 относительно количества оборотов вала 2. Приблизительное количество оборотов вала 2 - 50000 оборотов/минуту, а на оси 50 редуктора 51 - 5000 оборотов/минуту.

Изобретения позволяет максимально повысить мощность турбореактивного двигателя, снизить расход топлива за счет применения термокамеры сгорания, а так же работы турбореактивного двигателя на высотах где отсутствие кислорода.

Турбореактивный двигатель содержит корпус с размещенными в нем компрессором высокого давления, соединенным через наружный вал с турбиной высокого давления, компрессором высокого давления, установленным на среднем валу и соединенным с турбиной высокого давления, компрессором низкого давления, соединенным через внутренний вал с турбиной низкого давления. На наружном валу расположен основной генератор переменного тока, имеющий генератор подмагничивания и генератор переменного тока электромагнитной муфты с якорем, сообщенные с осью редуктора. Внутри корпуса расположена камера сгорания, содержащая с одной стороны воздухозаборную камеру, кольцевую камеру с кольцевым нагревательным элементом, установленным на керамических перегородках, а с другой стороны кольцевая камера соединена каналом с ребрами жесткости с жаровой камерой. На канале и ребрах установлены форсунки с электродами. Внутри воздуховода расположен конденсатор и компрессор системы охлаждения. С внешней стороны воздуховода установлен редуктор. Изобретение направлено на повышение мощности турбореактивного двигателя, снижение расхода топлива. 8 ил.

Турбореактивный двигатель, характеризующийся тем, что содержит корпус с размещенными в нем компрессором высокого давления, соединенным через наружный вал с турбиной высокого давления, компрессором высокого давления, установленным на среднем валу и соединенным с турбиной высокого давления, компрессором низкого давления, соединенным через внутренний вал с турбиной низкого давления, при этом на наружном валу расположен основной генератор переменного тока, имеющий генератор подмагничивания и генератор переменного тока электромагнитной муфты с якорем, сообщенные с осью редуктора, причем внутри корпуса расположена камера сгорания, содержащая с одной стороны воздухозаборную камеру, кольцевую камеру с кольцевым нагревательным элементом, установленным на керамических перегородках, а с другой стороны кольцевая камера соединена каналом с ребрами жесткости с жаровой камерой, причем на канале и ребрах установлены форсунки с электродами, внутри воздуховода расположен конденсатор и компрессор системы охлаждения, а с внешней стороны воздуховода установлен редуктор.