Способ организации рабочего процесса в камере сгорания прямоточного типа и форсажная камера сгорания

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а конкретно к фронтовым устройствам камер сгорания. Целью изобретения является - расширение пределов стабилизации пламени и снижение гидравлических потерь на бесфорсажном режиме. Способ организации рабочего процесса в камерах сгорания заключается в создании высокотемпературных зон циркуляции за источником поджигания, которые объединены в блоки, установленные на отдельном валу и снабженные индивидуальным приводом, стабилизации фронта пламени с помощью этих зон с последующим перемещением зон циркуляции в окружном направлении по закону , где ω - частота вращения блока стабилизаторов, r - расстояние от оси камеры до конца источника поджигания. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а конкретно к фронтовым устройствам камер сгорания.

Известен способ организации рабочего процесса в камере сгорания прямоточного типа, включающий создание высокотемпературных зон циркуляции за источником поджигания, стабилизирующий фронт пламени, перемещающийся в окружном направлении. Известна форсажная камера сгорания, содержащая фронтовое устройство, выполненное из кольцевых и радиальных стабилизаторов пламени, которые объединены в блоки и установлены со смещением относительно друг друга в продольном и в поперечном направлениях относительно оси камеры. Организация вращающегося пламени, перекрывающего все сечение камеры, требует удлиненных радиальных стабилизаторов, а это приводит к большим скоростям обдува, а следовательно, и к снижению пределов стабилизации пламени.

Целью изобретения является расширение пределов стабилизации пламени и снижение гидравлических потерь на бесфорсажном режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе организации рабочего процесса, включающем создание высокотемпературных зон циркуляции за источником поджигания, стабилизирующих фронт пламени и перемещающихся в окружном направлении, перемещение в окружном направлении каждого источника поджигания осуществляют по закону = const / где ω- частота вращения, r - расширение от оси камеры до конца источника поджигания.

В форсажной камере, содержащей фронтовое устройство, выполненное в виде кольцевых и радиальных стабилизаторов пламени, объединенных в блоки, которые установлены со смещением относительно друг друга как в продольном, так и поперечном направлениях относительно оси камеры, и топливные форсунки, где каждый блок стабилизаторов, установленный с возможностью вращения вокруг оси камеры, снабжен индивидуальным приводом. Кроме того радиальные стабилизаторы пламени закреплены на кольцевых стабилизаторах с возможностью поворота вдоль оси камеры.

На чертеже приведена принципиальная схема форсажной камеры предлагаемой конструкции.

Форсажная камера сгорания содержит фронтовое устройство 1 и систему питания 2. Фронтовое устройство 1 выполнено из нескольких блоков 3, смещенных относительно друг друга вдоль оси камеры сгорания. Каждый блок 3 установлен на отдельном валу 4, который, например, через редуктор 5 связан с механизмом привода (турбиной, на схеме не показана).

Блок 3 представляет собой кольцевой стабилизатор 6, связанный с помощью силовых стоек 7 с валом 4, на котором, например, на шарнирах 8 закреплены с возможностью установки вдоль оси камеры сгорания радиальные стабилизаторы 9. Редуктор 5 выбирается из условия, чтобы для каждого блока 3 выполнялось условие = const .

Работает устройство следующим образом.

На бесфорсажном режиме радиальные стабилизаторы 9 за счет скоростного напора потока поворачиваются на шарнирах 8 и устанавливаются во флюгерное положение, т.е. вдоль оси камеры сгорания. При этом блоки 3 фронтового устройства отключены от механизма привода с помощью муфты включения (на схеме не показана). При выходе на режим формирования вал 4 подключают к механизму вращения. При этом крутящий момент через редуктор 5 передается к блоку 3 стабилизаторов, что приводит к их вращению относительно оси камеры. При вращении блока 3 за счет центробежных сил радиальный стабилизатор 9 поворачивается вокруг шарнира 8 и устанавливается в рабочее положение, т.е. перпендикулярно оси камеры. Вращение радиальных стабилизаторов приводит к закручиванию переднего фронта пламени и сокращению длины переднего фронта пламени в проекции на ось камеры сгорания. Кроме того, вращение стабилизаторов приводит к дополнительной турбулизации потока. Оба этих фактора приводят к росту полноты сгорания. Прежнего уровня полноты сгорания (без вращения) можно достичь, уменьшив количество радиальных стабилизаторов 9, т.е. уменьшив затенение камеры. Наличие автономного привода каждого блока 3 позволяет подобрать оптимальную частоту вращения (в данном случае за счет редукторов 5) с точки зрения стабилизации пламени и обеспечить надежную стабилизацию пламени каждым блоком стабилизаторов 3.

Формула изобретения

1. Способ организации рабочего процесса в камере сгорания прямоточного типа, включающий создание высокотемпературных зон циркуляции за источником поджигания для стабилизации фронта пламени и перемещения в окружном направлении, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов стабилизации пламени, перемещение в окружном = const , где ω - частота вращения блока, r - расстояние от оси камеры сгорания до конца источника поджигания.

2. Форсажная камера сгорания, содержащая фронтовое устройство в виде кольцевых и радиальных стабилизаторов пламени, объединенных в блоки, которые установлены со смещением относительно друг друга как в продольном, так и в поперечном направлении относительно оси камеры, и топливные форсунки, отличающаяся тем, что каждый блок стабилизаторов, установленный с возможностью вращения вокруг камеры, снабжен индивидуальным приводом.

3. Камера по п.2, отличающаяся тем, что, с целью снижения гидравлических потерь на бесфорсажном режиме, радиальные стабилизаторы пламени закреплены на кольцевых стабилизаторах с возможностью их поворота вдоль оси камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1