Газотурбинная установка Советский патент 1977 года по МПК F02C7/14 F02K11/02 

(54) ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области газотурбостроения, преимущественно к газотурбинным установкам для летательных аппара тов с отбором воздуха на охлаждение турби ны. Известны газотурбинные установки для летательных аппаратов, содержащие газотурбинный двигатель и дополнительный турбокомпрессор с воздушной турбиной, компре сор которого соединен на входе с трактом промежуточной ступени компрессора двигателя и на выходе - через теплообменник с системой охлаждения первой ступени турбины двигателя, а воздушная турбина подключена к полости перед камерой сгорания и к системе охлаждения последующей ступени 1. Недостатком таких установок является относительно низкая эффективность охлаждения отбираемого воздуха в теплообменнике. Этот недостаток частично устранен в известной газотурбинной установке, содержащей газотурбинный двигатель и турбохолодильную машину, вьшолненную в виде разме щенного вне проточной части последнего автономного агрегата с последовательно расположенными турбиной, теплообменником, подключенным к магистрали отбора охлаждающего воздуха, и компрессором 2, Однако в этой установке турбохолодильная машина неработоспособна на земле и на малых скоростях полета и обладает относительно низкими тягово-экономическими показателями. Целью изобретения является повышение надежности установки с одновременным расширением диапазона ее рабочих режимов. Эта цель достигается тем, что в газотур)- бинной установке, преимущественно для летательного аппарата, машина вьшолнена с дoпoлнитeJ ьнoй турбиной, вход которой соединен с магистралью за теплообменником, а выход - с каналами охлаждения последних ступеней турбины двигателя. На чертеже схематично изображен продольный разрез газотурбшшой установки. Установка содержит газотурбинный двигатель, состоящий из компрессора 1, камеры сгорания 2, турбины 3 и реактивного сопла 4, а также размещенную вне проточной части двигателя турбохолодильную машину, выполненную в виде последовательно установленных воздушной турбины 5, теплообменника 6, подключенного на входе к магистрали 7 отбора охлаждающего воздуха, а на выходе - к системе охлаждения первой ступени турбины 3, компрюссора 8 и дополнительной турбины 9, вход которой соединен с магистралью 7 за теплообменником 6, а выход - с каналами охлаждения послед них ступеней турбины 3. Для увеличения реактивной тяги турбохолодильной машины в расположенном за дополнительной турбиной 9 выхлопном сопле 10 установлена камера сго рания 11, а сама машина может быть выпол нена двухроторной, что позволит обеспечить выбор параметров лопаточных решеток после ней в области их оптимальных значений. Установка работает следующим образом. Воздух,засасываемый в тракт двигателя компрессором 1, поступает в камеру сгорания 2 и, расширившись в турбине 3, ускоряется в реактивном сопле 4, создавая реактивную тягу. Некоторое количество сжатого воздуха, отбираемого из-за компрессора 1, через магистраль 7 поступает на вход теплообменника 6, на выходе из которого делится на две части: одна часть охлаждает элементы первой ступени турбины 3, другая расширяется на дополнительной турбине 9, дополнительно охлаждаясь при этом, и подается в полость низкого давления системы охлаждения последних ступеней турбины 3. Мощность, передаваемая от дополнительной турбины 9 ротору турбохолодильной машины, позволяет реализовать холодильный цикл в последней независимо от скорости полета летательного аппарата.

Воздух, засасываемый в тракт турбохоло- дильной машины компрессором 8 и поступающий в него за счет скоростного напора (при скорости полета, отличной от нуля), расширяется на воздушной турбине 5 с одновременным охлаждением и, пройдя охлаждающий тракт теплообменника 6, сжимается в компрессоре 8, приводимом во вращение воздушной 5 и дополнительной турбиной 9, после чего, нагревшись в камере сгорания 11, расширяется в выхлопном сопле 10, создавая дополнительную тягу. Формула изобретения Газотурбинная установка, преимущественно для летательного аппарата, содержащая газотурбинный двигатель и турбохолодильную машину, выполненную в виде размещенного вне проточной части последнего автономного агрегата с последовательно расположенными турбиной, теплообменником, подключенным к магистрали отбора охлаждающего воздуха, и компрессором, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона рабочих режимов, машина выполнена с дополнительной турбиной, вход которой соединен с магистралью за теплообменником, а выход - с каналами охлаждения последних ступеней турбины двигателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 451377, кл. F О2 К 11/00, 1974. 2.Лвторское свидетельство СССР № 452668. кл.Г 02 С 7/14, 1974 { прототип).