СИСТЕМА ТОПЛИВОПОДАЧИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Советский патент 1994 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, и, в частности, к системам топливопитания турбореактивных двигателей (ТРД).

Целью изобретения является снижение веса и габаритов.

На фиг.1 представлена схема системы топливоподачи ТРД; на фиг.2 - гидродинамический преобразователь.

Система содержит насос 1, установленный на выходном валу 2 гидродинамического преобразователя крутящего момента, входной вал 3 которого связан с валом 4 турбореактивного двигателя 5 с помощью механической передачи 6. На входном валу 3 гидродинамического преобразователя крутящего момента установлено насосное колесо 7, с которым гидравлически связана турбина 8, установленная на выходном валу 2. Выход из турбины 8 соединен с входом в насосное колесо 7 рабочей камерой 9 гидродинамического преобразователя крутящего момента, в которой установлен реактор с поворотными лопатками 10. Поворотные лопатки 10 установлены на подшипниках в корпусе 11 гидродинамического преобразователя крутящего момента. Лопатки 10 связаны с силовым поршнем 12 сервопривода, который имеет рабочие полости 13 и 14, подключенные линиями связи 15 и 16 к регулятору 17 подачи топлива, установленному в трубопроводе 18 насоса 1. Вход насоса 1 соединен с подкачивающим насосом 19. Камера 9 гидродинамического преобразователя соединена каналом 20 с насосом 1 и каналом 21 - с входом в подкачивающий насос 19. Регулятор 17 подачи топлива соединен с форсунками 22 камеры сгорания 23 турбореактивного двигателя 5.

Система топливоподачи работает следующим образом.

От вала турбореактивного двигателя 5 через механическую передачу 6 приводится во вращение насосное колесо 7 гидродинамического преобразователя крутящего момента, в котором крутящий момент, подводимый от двигателя, преобразуется в кинетическую и потенциальную энергию рабочей жидкости-топлива. Рабочая жидкость затем поступает на лопатки турбины 8, где ее энергия преобразуется в крутящий момент вала 2 насоса 1.

Для съема тепла, выделяющегося в рабочую жидкость при передаче энергии от вала турбореактивного двигателя 5 к насосу 1, в гидродинамический преобразователь крутящего момента производится подача топлива, которое поступает в камеру 9 по каналу 20 от насоса 1. Из рабочей камеры 9 гидродинамического преобразователя крутящего момента рабочая жидкость-топливо по каналу 21 поступает на вход в подкачивающий насос 19.

Поворотные лопатки 10, установленные на входе в насосное колесо 7, изменяют направление потока и расход рабочей жидкости, при этом соответственно изменяется энергия жидкости, передаваемая на лопатки турбины 8 и изменяется крутящий момент на валу 2 насоса 1.

При изменении режима работы турбореактивного двигателя 5 по сигналу от регулятора 17, поступающему в рабочие полости 13 и 14 сервопривода, происходит поворот лопаток 10. Лопатки 1, реактора гидродинамического преобразователя крутящего момента устанавливаются в положение, обеспечивающее такие обороты турбины 8, независимо от оборотов турбореактивного двигателя 5, при которых насос 1 системы топливоподачи обеспечивает заданный режим работы турбореактивного двигателя 5 при оптимальном КПД. Например, необходимо изменить режим работы двигателя 5 от максимального режима до малого газа, в этом случае от регулятора 17 поступает сигнал на сервопривод, который поворачивает лопатки 10 реактора на уменьшение расхода рабочей жидкости на входе в насосное колесо 7. При этом энергия рабочей жидкости, поступающая на турбину 8, уменьшается и соответственно уменьшаются обороты вала 2 насоса 1. Насос 1 обеспечивает необходимый расход и давление топлива, соответствующие требуемому режиму работы двигателя 5. При этом мощность на валу 2 насоса 1 падает пропорционально третьей степени уменьшения его оборотов, и подогрев топлива значительно уменьшается (в 10-15 раз). Система топливоподачи работает так, что на каждом требуемом режиме насос 1 работает в области максимального КПД. На максимальных режимах работы двигателя система топливоподачи, содержащая насос 1, проводимый с помощью гидродинамического преобразователя крутящего момента, имеет несколько повышенные потери мощности на величину КПД гидродинамического преобразователя (КПД гидродинамического преобразователя имеет величину 0,75-0,83), но это не приводит к большому нагреву топлива, так как в этом случае большие расходы топлива через двигатель.

В представленном на фиг.2 варианте исполнения гидродинамического преобразователя крутящего момента системы топливоподачи турбореактивного двигателя, регулирующий орган выполнен в виде цилиндрической заслонки 24, расположенной во внутренней камере 9 на входе в насосное колесо 7 и связанной с сервоприводом.

В этом варианте исполнения гидродинамического преобразователя лопатки 10 реактора неподвижны.

Работа системы топливоподачи с гидродинамическим преобразователем крутящего момента, в котором регулирующий элемент выполнен в виде цилиндрической заслонки, происходит следующим образом.

При изменении режима работы турбореактивного двигателя 5 по сигналу от регулятора 17, поступающему по линиям связи 15 и 16 в рабочие полости 13 и 14 сервопривода происходит перемещение цилиндрической заслонки 24 в осевом направлении, при этом изменяется проходное сечение на входе в насосное колесо 7 и соответственно расход рабочей жидкости через насосное колесо 7 и турбину 8.

Цилиндрическая заслонка 24 устанавливается в положение, обеспечивающее такие обороты турбины 8, независимо от оборотов турбореактивного двигателя, при которых насос 1 системы топливоподачи обеспечивает заданный режим работы турбореактивного двигателя 5. Гидродинамический преобразователь крутящего момента с цилиндрической заслонкой имеет простую конструкцию, однако КПД его ниже и составляет 65-70%. Далее работа системы топливоподачи происходит аналогично описанной на фиг.1. (56) Патент США N 3550374, кл. 60-39, 28, 1970.

Толиковский Ю. А. , Лещинер Л.Б. Авиационные центробежные насосные агрегаты. М.: Машиностроение, 1976, с.145-152.

1. СИСТЕМА ТОПЛИВОПОДАЧИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащая установленный в линии нагнетания насоса регулятор подачи топлива в двигателе, отличающаяся тем, что, с целью снижения веса и габаритов, система дополнительно содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента, снабженный регулирующим органом с сервоприводом, причем входной вал преобразователя кинематически связан с валом двигателя, выходной вал - с насосом, внутренняя камера преобразователя подключена к выходу и входу насоса, а сервопривод связан с регулятором подачи топлива. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что регулирующий орган выполнен в виде поворотных лопаток реактора. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что регулирующий орган выполнен в виде цилиндрической заслонки, размещенной во внутренней камере преобразователя.