АДАПТИВНАЯ ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2022 года по МПК F02C9/28 

Изобретение относится к области авиации, точнее к газотурбинным двигателям (ГТД) с адаптивной форсажной камерой (АФК).

Проблема кратковременного форсирования газотурбинного двигателя по тяге возникла одновременно с их появлением. Проблема связана с размещением в газовом тракте за турбиной системы дополнительных форсунок и стабилизаторов пламени. При включении топливных форсунок эти стабилизаторы пламени обеспечивают горение форсажного топлива и увеличение тяги на 30÷60%. Однако, при неработающей системе они приводят к газодинамическим потерям и снижают тягу на 2÷2,5%.

Кроме того, стабилизаторы пламени увеличивают радиолокационную (РЛ) и инфракрасную (ИК) заметность.

Известно устройство - прототип (Кудрявцев А.В., Медведев В.В., «Форсажные камеры и камеры сгорания ПВРД», Труды ЦИАМ №1352, Москва, 2013 г., стр. 133, Рис. 4.19) - адаптивная форсажная камера (АФК), содержащая корпус с закрепленными на нем поворотными радиальными стабилизаторами пламени, снабженными по меньшей мере одной парой боковых ответвлений. На бесфорсажном режиме стабилизаторы выводятся из газового тракта и прижимаются к стенке форсажной камеры, а на форсажном - поворачиваются в поток. Для обеспечения требуемого коэффициента загромождения на стабилизаторах выполнены Т-образные ответвления. Это решение позволяет обеспечить эффективное сжигание форсажного топлива при относительно небольшом количестве стабилизаторов и приводов. При этом обеспечивается приемлемая масса фронтового устройства (с учетом приводов).

Недостатком известного устройства является то, что на бесфорсажном режиме (примерно 95% времени полета) в убранном положении боковые ответвления устанавливаются поперек потока и создают дополнительные газодинамические потери.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение газодинамических потерь в газовом тракте адаптивной форсажной камеры на бесфорсажных режимах работы ГТД, снижение РЛ заметности на форсажном режиме, а также уменьшение размеров и массы поворотных стабилизаторов пламени.

Технический результат достигается тем, что известная адаптивная форсажная камера газотурбинного двигателя, содержащая корпус с шарнирно закрепленными на нем поворотными и фиксирующимися в радиальном направлении стабилизаторами пламени, снабженными по меньшей мере одной парой боковых ответвлений, согласно предложению снабжена кольцевым тепловым экраном, размещенным на корпусе за местом крепления стабилизаторов к корпусу адаптивной форсажной камеры, на внутренней поверхности теплового экрана симметрично оси стабилизатора установлены парные обтекатели в количестве равном числу стабилизаторов, парные обтекатели установлены таким образом, чтобы в нерабочем положении стабилизаторов упомянутые обтекатели были расположены перед первыми по потоку боковыми ответвлениями соответствующих стабилизаторов, при этом каждый обтекатель выполнен уголковым с передней и задней стенками, при этом передняя стенка образует с ближайшим боковым ответвлением стабилизатора аэродинамический профиль в нерабочем положении стабилизатора, а задняя стенка обтекателя выполнена под отрицательным углом к оси форсажной камеры. На верхней части каждого обтекателя может быть сформирована полка, направленная в сторону боковых ответвлений соответствующего стабилизатора в нерабочем положении. На тепловом экране адаптивной форсажной камеры сформирован кольцевой наплыв со стороны набегающего потока.

Сущность изобретения поясняется фигурами.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в повернутом положении стабилизаторов на форсажном режиме;

На фиг. 2 показан общий вид устройства в повернутом положении стабилизаторов на бесфорсажном режиме;

На фиг. 3 показан вариант исполнения обтекателя по п. 2 формулы.

Адаптивная форсажная камера содержит корпус 1 с шарнирно закрепленными на нем поворотными и фиксирующимися в радиальном направлении стабилизаторами пламени 2 с по меньшей мере одной парой боковых ответвлений 3. За местом крепления стабилизаторов пламени 2 к корпусу 1 АФК с зазором на корпусе 1 установлен кольцевой тепловой экран 4. На тепловом экране 4 со стороны набегающего потока сформирован кольцевой наплыв 5, что позволяет снизить газодинамические потери на передней кромке теплового экрана 4.

На внутренней поверхности теплового экрана 4 симметрично оси стабилизатора пламени 2 установлены парные уголковые обтекатели, состоящие из двух стенок - передней 6 и задней 7. Уголковые обтекатели установлены перед первыми по потоку боковыми ответвлениями 3 стабилизаторов пламени 2 в нерабочем положении последних с зазором. Зазор обеспечивает возможность раскрывания стабилизаторов пламени 2. Количество пар обтекателей равно числу стабилизаторов пламени 2. Передняя стенка 6 каждого уголкового обтекателя образует с ближайшим боковым ответвлением 3 аэродинамический профиль в нерабочем положении стабилизатора, а задняя стенка 7 обтекателя установлена под отрицательным углом к оси АФК. Это обеспечивает плавное обтекание передней стенки бокового ответвления 3 стабилизатора пламени 2 и снижает газодинамические потери на бесфорсажном режиме. Кроме того, наклон задней стенки 7 под отрицательным углом снижает величину отраженного РЛ сигнала и, соответственно, снижает РЛ заметность на форсажном режиме.

Для улучшения горения топливовоздушной смеси на форсажном режиме и для снижения газодинамических потерь на бесфорсажном режиме в верхней части каждого обтекателя может быть сформирована полка 8 (см. Фиг. 3), направленная в сторону боковых ответвлений 3 соответствующего стабилизатора пламени 2 в нерабочем положении.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. На форсажном режиме стабилизатор пламени 2 поворачивается в газовый тракт поперек потока и две стенки обтекателя - 6 и 7 образуют турбулизатор. За задней стенкой 7 формируется зона возвратных токов и при подаче в эту зону форсажного топлива обеспечивается эффективное его сгорание. Таким образом, обеспечивается возможность уменьшения размеров и массы поворотных стабилизаторов пламени 2.

На бесфорсажных режимах работы стабилизатор пламени 2 устанавливается по потоку вдоль газового тракта, прижимается к тепловому экрану 4 и газовый поток плавно обтекает боковые ответвления 3 стабилизатора пламени 2. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение газодинамических потерь в газовом тракте форсажной камеры на бесфорсажных режимах работы ГТД.

Предложенное устройство может быть реализовано на современных боевых летательных аппаратах.

Изобретение относится к области авиации, точнее к газотурбинным двигателям (ГТД) с адаптивной форсажной камерой (АФК). Адаптивная форсажная камера ГТД содержит корпус с шарнирно закрепленными на нем поворотными и фиксирующимися в радиальном направлении стабилизаторами пламени, снабженными, по меньшей мере, одной парой боковых ответвлений. АФК снабжена кольцевым тепловым экраном, размещенным на корпусе за местом крепления стабилизаторов к корпусу адаптивной форсажной камеры, на внутренней поверхности теплового экрана симметрично оси стабилизатора установлены парные обтекатели в количестве, равном числу стабилизаторов, парные обтекатели установлены таким образом, чтобы в нерабочем положении стабилизаторов упомянутые обтекатели были расположены перед первыми по потоку боковыми ответвлениями соответствующих стабилизаторов, при этом каждый обтекатель выполнен уголковым с передней и задней стенками. Передняя стенка образует с ближайшим боковым ответвлением стабилизатора аэродинамический профиль в нерабочем положении стабилизатора, а задняя стенка обтекателя выполнена под отрицательным углом к оси форсажной камеры. На верхней части каждого обтекателя сформирована полка, направленная в сторону боковых ответвлений соответствующего стабилизатора в нерабочем положении. На тепловом экране адаптивной форсажной камеры сформирован кольцевой наплыв со стороны набегающего потока. Изобретение обеспечивает снижение газодинамических потерь в газовом тракте адаптивной форсажной камеры на бесфорсажных режимах работы ГТД, снижение радиолокационной заметности на форсажном режиме, а также уменьшение размеров и массы поворотных стабилизаторов пламени. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Адаптивная форсажная камера газотурбинного двигателя, содержащая корпус с шарнирно закрепленными на нем поворотными и фиксирующимися в радиальном направлении стабилизаторами пламени, снабженными, по меньшей мере, одной парой боковых ответвлений, отличающаяся тем, что адаптивная форсажная камера снабжена кольцевым тепловым экраном, размещенным на корпусе за местом крепления стабилизаторов к корпусу адаптивной форсажной камеры, на внутренней поверхности теплового экрана симметрично оси стабилизатора установлены парные обтекатели в количестве, равном числу стабилизаторов, парные обтекатели установлены таким образом, чтобы в нерабочем положении стабилизаторов упомянутые обтекатели были расположены перед первыми по потоку боковыми ответвлениями соответствующих стабилизаторов, при этом каждый обтекатель выполнен уголковым с передней и задней стенками, при этом передняя стенка образует с ближайшим боковым ответвлением стабилизатора аэродинамический профиль в нерабочем положении стабилизатора, а задняя стенка обтекателя выполнена под отрицательным углом к оси форсажной камеры.

2. Адаптивная форсажная камера газотурбинного двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что на верхней части каждого обтекателя сформирована полка, направленная в сторону боковых ответвлений соответствующего стабилизатора в нерабочем положении.

3. Адаптивная форсажная камера газотурбинного двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что на тепловом экране адаптивной форсажной камеры сформирован кольцевой наплыв со стороны набегающего потока.