Способ регулирования двухконтурного турбореактивного двигателя

 

Использование: в авиадвигателестроении для газотурбинных двигателей высокоскоростных самолетов. Сущность изобретения: при дросселировании двухконтурного турбореактивного двигателя с камерой сгорания и турбиной в наружном контуре на бесфорсажных режимах увеличивают критическое сечение сопла при одновременном уменьшении проходной площади соплового аппарата турбины наружного контура. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 02 К 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 1553143/06 (22) 07,08.72 (46) 15.04,93. Бюл, ЬЬ 14 (71) Научно-производственное объединение

"Сатурн" им.А.М.Люльки (72) Н.С.Дембо (56) Патент Великобритании М 1069033, кл.

F 1 А 1966. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВУХКОНГУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к способам регулирования двухконтурных двигателей с турбиной и камерой сгорания во внешнем . контуре, предназначенных, главным обра зом, для высокоскоростных самолетов.

Цель изобретения — расширение диапазона дроссельных режимов, характерных

AocToslkHblM расходом воздуха через двигатель, Для осуществления этой цели на бесфорсажных режимах при уменьшении температуры в камере сгорания наружного контура уменьшают проходное сечение соплового аппарата и увеличивают критическое сечение сопла так, что степень сжатия компрессора низкого давления и его обороты поддерживают равными их значениям на максимальном бесфорсажном режиме, . При регулировании двигателя таким способом становится возможным при уменьшении температуры перед турбиной наружного контура сохранить постоянной суммарную мощность турбины низкого давлений и.турбины наружного контура за счет

„„5U„„1809149 А1 (57) Использование: в авиадвигателестрое-. нии для газотурбинных двигателей высокоскоростн ых самолетов. Сущность изобретения: при дросселировании двухконтурного турбореактивного двигателя с камерой сгорания и турбиной в наружном контуре на бесфорсажных режимах увеличивают критическое сечение сопла при од-. новременном уменьшении проходной площади соплового аппарата турбины наружного контура, 1 ил. увеличения степени расширения на обеих турбинах, Полная компенсация снижения температуры возможна при относительно малой степени расширения на максимальном бесфорсажном режиме — только в этом случае прирост степени расширения способен значительно увеличить мощности тур-, д бины.

Именно такая степень расширения характерна для турбины наружного контура.

Одновременно с раскрытием створок 0 сопла при уменьшении температуры в камере наружного контура уменьшают проход- фь ную площадь соплового аппарата, т.к. 0 последний оказывается переразмеренным и не может поддержать заданную степень сжатия компрессора низкого давления.

Отметим, что регулирование критического сечения сопла и положения сопловых аппаратов производится теми же регуляторами, что и на форсажных режимах — обороты компрессора низкого давления и его степень сжатия поддерживаются программным механизмом в зависимости от темпера1809149 туры торможения воздуха на входе в двигатель. Однако, в отличие от способа регулирования двигателя-прототипа регуляторы не отключаются на максимальном бесфорсажном режиме, а функционируют и на бесфорсажных режимах, B двухконтурном двигателе с турбиной в наружном контуре при степени двухконтурности на взлетном режиме m = 0,6 предлагаемый способ регулирования позволяет: — на крейсерском режиме при скорости полета, соответствующей М =2,5 на высоте

Н=11 км уменьшить минимальную относительную тягу (R =

)

Ввзлетн с 0,195 до 0,096 при увеличении величины относительного удельного расхода топлива (Суд) с 1,513 кг/кг.час до 1,595 кг/кг.час, что вполне допустимо; — на крейсерском режиме полета на высоте Н=11 км при М =0,8 минимальная относительная тяга при постоянном расходе уменьшается с 0,22 до 0,16 при одновременном улучшении экономичности с Суд = 1,15 кг/кг.час до С д = 0,87 кг/кг.час — на крейсерском режиме у земли (Н=О км) при скорости полета Mn=0;9 минимальная относительная тяга уменьшается с 0,83 до 0,6 при уменьшении удельйого расхода с

1,27 кг/кг.час, до 1,04 кг/кг.час, Предложенный способ регулирования может быть осуществлен не только в различных двигателях с.турбиной в наружном контуре; но также в двухконтурных двигателях с раздельными форсажными камерами и в одноконтурных двигателях. Однако, из-за больших исходных значений степени расширения на турбине в этих двигателях такое регулирование менее эффективно, На чертеже схематично изображено для примера устройство двухконтурного двига-. . теля, в котором регулирование осуществляется по предложенному способу.

Двигатель состоит из компрессора низкого давления 1, выход из которого соединен с внутренним и наружным каналами 2 и

3. Во внутреннем канале 2 последовательно установлены, компрессор высокого давления 4, камера сгорания 5, турбина высокого давления 6, жестко связанная с компрессором 4, и турбина низкого давления 7, жестко связанная с компрессором 1. На выходе из турбины 7 установлен переходник 8, в котором внутренний и наружный каналы перекрещиваются, причем выход из турбины 7 сообщен с диффузором 9, В.наружном канале за переходником 8 установлена камера сгорания 10 и турбина.

11 с поворотным сопловым аппаратом 12, жестко связанная с турбиной 7. Выход из турбины 11 и выход из диффузора 9 соединены с входом в форсажную камеру 13, на выходе из которой установлено сопло 14 с

5 регулируемым критическим сечением.

Привод механизмов, управляющих створками сопла 14 и соплового аппарата

12, осуществляется регуляторами 15 и 16, связанными с датчиками температуры воэ"0 духа на входе в двигатель 17, оборотов компрессора низкого давления 18 и степени сжатия этого компрессора 19.

Регулирование двигателя на бесфорсажных режимах производится следующим

"5 образом, При дросселировании двигателя,. работающего на максимальном режиме, ручкой управления двигателем уменьшается подача топлива в камеру 10 и, следовательно, температура передтурбиной 11, Это

20 приводит к уменьшению оборотов компрессора 1 и его степени сжатия, Регулятор 15 не допускает снижения оборотов ниже заданных на максимальном бесфорсажном режиме. Последние задают25 ся в функции температуры воздуха на входе в двигатель, которая замеряется датчиком

17. Обороты поддерживаются путем увеличения критического сечения сопла 14, Регулятор 16 не допускает снижения

30 степени сжатия ниже заданной на максимальном режиме в виде функции температуры воздуха на входе в двигатель. Степень сжатия поддерживается путем уменьшения проходной площади соплового аппарата 12.

35 Одновременное изменение площади критического сечения и соплового аппарата обес- . печивает подобный режим работы компрессора 1 и, следовательно, постоянство расхода воздуха через двигатель. Оборо40 ты компрессора 4 поддерживаются постоянным дозированием топлива в ка. меру 5.

Регуляторы 15 и 16 перестают функционировать при уменьшении площади сопло45 вого аппарата 12 до минимального значения — при установке на упор, Положение упора назначается, исходя из максимального значения коэффициента приведенной скорости на выходе из турбины низкого давления 7.

50 . Дальнейшее дросселирование послеустановки corinoaoro аппарата на упор производится, как в двигателе-прототипе и в двухконтурных двигателях обычных схем,— с уменьшением расхода воздуха через дви55 гатель. При этом камера 10 полностью выключается, сопловые аппараты и критическое сечение сопла фиксируются в

I положении минимальной площади. Умень- шение тяги производится ручкой управления двигателем путем уменьшения подачи

1809149 топлива в камеру 5. Увеличение тяги двигателя производится в обратном порядке.

Составитель Н.Дев.бо

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Мотыль

Заказ 1272 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

В

Регулирование двигателя на форсажных режимах при переменной температуре форсажа производится при одновременном функционировании четырех регуляторов, поддерживающих заданные в функции температуры воздуха на входе в Двигатель законы изменения оборотов компрессора

1, его степени сжатия, температуру газа перед турбинами 6 и 10.

Формула изобретения

Способ регулирования двухконтурнога турбореактивного двигателя путем изменения проходной площади соплового аппара5 та турбины наружного контура и критического сечения сопла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона работы двигателя с постоянным расходом воздуха, уменьшают проходное

10 сечение соплового аппарата и увеличивают критическое. сечение сопла для поддержания числа оборотов компрессора низкого давления равным их значению на максимальном бесфорсажном режиме.