Газотурбинный двигатель Советский патент 1992 года по МПК F02C7/47 

Изобретение относится к авиадвигате- лестроению. в частности к противообледе- нительным системам ГТД.

Известен газотурбин ч ый двигатель с противообледенительным устройством на входе, обогреваемым теплом выходящих из двигателя газов, с заслонкой в выхлопном патрубке и перепускным турбопроводом с регулируемым дросселем и эжектором, питаемым из закомпрессорной полости.

Известна выбранная за прототип газотурбинная установка, содержащая входное устройство с системой антиобледенения, выхлопную шахту с газовоздушным теплообменником и ГТД, снабженный теп- лоизолирующим кожухом, внутренняя tio- лость которого связана с выхлопной шахтой и сообщена с атмосферой воздухозаборным трубопроводом и установленным в нем нагнетателем.

Недостатком прототипа является необходимость изготовления специального теплообменника и нагнетателя что повышает

материальные затраты, вес двигателя и расход энергии на функционирование системы противообледенения. f

Целью изобретения является снижение расхода энергии и материальных затрат на противообледенительную систему, т.е. повышение экономичности и эффективности газотурбинного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что теплообменник расположен в центральном теле выходного устройства газотурбинного двигателя и выполнен в виде конуса и охватывающего его с образованием продольных каналов гофрированного кожуха, входы в каналы расположены в передней по потоку рабочего тела двигателя части теплообменника, их выходы - в задней части теплообменника, а трубопровод подвода холодного воздуха и магистраль отвода нагретого воздуха подключены соответственно к входам и выходам каналов. Кроме того, газотурбинный двигатель снабжен установленными за теплообменником реактивной турбиной и

со С

vj

iCJ iO

ю

|0

ел

механически связанным с ней нагнетателем, расположенным в задней по потоку части теплообменника внутри гофрированного кожуха и соосно ему. причем длина лопаток турбины равна высоте гофр кожуха.

На фиг. 1 показана принципиальная схема работы противообледенительной системы ГТД; на фиг. 2 - вариант выполнения устройства; на фиг. 3 - центральное тело выхлопного тракта (теплообменник); на фиг 4 - разрез А-А на фиг. 3.

Газотурбинный двигатель 1 содержит входное устройство 2 с пылезащитным устройством (ПЗУ) 3, компрессор 4, камеру сгорания (не показана), турбину 5, выхлопной тракт 6 с центральным телом 7 и противооб- леденительную систему (ПОС) входного устройства

Противообпеденительнач система включает выполненное в виде теплообменника центральное тело 7 выхлопного тракта, трубопровод 8 отбора холодного воздуха от компрессора, магистраль 9 отвода нагретого воздуха от теплообменника к ПЗУ 3.

Центральное тело 7 (фиг 3 и 4) имеет внутренний конус 10 и охватывающий его гофрированный кожух 11 с образованием продольных наружных каналов 12, сообщенных с проточной частью 13 выхлопного тракта, и внутренних продольных каналов 14 сообщенных с входным воздушным трубопроводом 8 и выходной воздушной магистралью 9 отвода нагретого воздуха к ПОС 3 Воздушный трубопровод 8 соединен с компрессорной полостью (фиг. 1) или с атмосферой (фиг 2).

Вариант выполнения газотурбинного двигателя (фиг. 2) включает установленные за теплообменн йком осевую реактивную турбину 15, механически связанную с осевым нагнетателем 16, который установлен в нагреваемой полости теплообменника внутри гофрированного кожуха 11 и соосно ему. Турбина 15 установлена в аэродинамической тени центрального тела и выполнена так, что длина ее лопаток равна высоте гофр задней части гофрированного кожуха 11 Воздух в систему противообледенения отбирается по трубопроводу 8 из атмосферы. В процессе работы газотурбинного двигателя 1 внутренняя полость центрального тела 7 (гофрированного кожуха 11) соединена трубопроводом 8 с компрессорной полостью отбора сжатого воздуха (фиг 1), сжатый воздух за счет разницы давлений поступает в полость гофрированного кожуха и каналы 14. Горячие выхлопные газы, двигаясь вдоль

проточной части 13 выхлопного тракта, омывают гофрированный кожух 11 и, проходя по каналам 12 между гофрами, нагревают воздух в кожухе 11. Нагретый таким образом сжатый воздух из каналов 14 поступает за

счет разницы давлений по магистрали 9 в ПЗУ 3 входного узла и обогревает его, предотвращая обледенение.

В варианте вып мнения газотурбинного двигателя (фиг. 2) циркуляция воздуха в системе ПОС обеспечивается нагнетателем 16, который приводится во вращение турбиной 15, вращаемой энергией выхлопных газов, проходящих по проточной части 13. Использование предложенной конструкции позволяет повысить эффективность и экономичность ГТД за счет снижения затрат энергии и материальных затрат на функционирование противообледенительной системы двигателя

Формула изобретения

1. Газотурбинный двигатель, содержащий расположенный в его выхлопном тракте теплообменник, подключенный на входе по обогреваемой среде к трубопроводу подвода воздуха, а на выходе посредством магистрали к противообледенительной системе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности двигателя с центральным телом, теплообменник

размещен в центральном теле и выполнен в виде конуса и охватывающего его с образованием продольных каналов гофрированного кожуха, входы в каналы расположены в передней по потоку рабочего тела двигателя

части теплообменника, их выходы - в задней части теплообменника, а трубопровод подвода воздуха и магистраль подключены соответственно к входам и выходам каналов

2. Двигатель по п 1 отличающийс я тем, что, с целью повышения экономичности, он снабжен установленными за теплообменником реактивной турбиной и механически связанным с ней нагнетате0 лем. расположенным в задней по потоку части теплообменника внутри гофрированного кожуха и соосно ему, причем длина лопаток турбины равна высоте гофр кожуха

И I ,з

Использование: авиадвигателестрое- ние, противообледенительные системы газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: газотурбинный двигатель с центральным телом в выхлопном тракте содержит теплообменник, расположенный в центральном теле и выполненный в виде конуса с гофрированным кожухом, образующим продольные каналы, подключенные входами к трубопроводу подвода воздуха, а выходами к магистрали, соединенной с про- тивообледенительной системой. За теплообменником внутри гофрированного кожуха и соосно ему установлена реактивная турбина и механически связанный с ней нагреватель, при этом длина лопаток турбины равна высоте гофр кожуха. 4 ил.

8

Фиг.1

IS

А-А

8