Камера сгорания газотурбинного двигателя

 

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит диффузор, корпус и жаровую трубу, на входе которой установлено фронтовое устройство. Вход во фронтовое устройство сообщен с входом диффузора по меньшей мере одним акустическим волноводом, выполненным с учетом защищаемой изобретением зависимости. Изобретение позволяет подавить колебания давления и скорости газа, возникающие в камере сгорания при вибрационном горении. 1 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции камеры сгорания ГТД, и может быть использовано в стационарных газотурбинных установках.

Известна камера сгорания ГТД, содержащая корпус и жаровую трубу, на входе которой установлено фронтовое устройство [1].

Из известных устройств наиболее близкой к предложенной является камера сгорания ГТД, содержащая диффузор, корпус и жаровую трубу, на входе которой установлено фронтовое устройство [2].

Недостатком этой камеры является возникновение вибрационного горения на некоторых режимах работы двигателя.

Задачей изобретения является обеспечение устойчивой работы камеры сгорания во всем диапазоне рабочих режимов двигателя.

Указанная задача решается тем, что в известной камере сгорания ГТД, содержащей диффузор, корпус и жаровую трубу, на входе которой установлено фронтовое устройство, вход во фронтовое устройство сообщен с входом диффузора по меньшей мере одним акустическим волноводом, выполненным с учетом следующей зависимости:

l₂-l₁=(0,4-0,6) λ,

где l₂ - длина акустического волновода;

l₁ - длина диффузора вдоль продольной оси двигателя;

λ - длина волны продольной или тангенциальной моды акустических колебаний в камере сгорания.

Такое выполнение камеры сгорания приводит к тому, что колебания давления и скорости газа, возникающие в ней при вибрационном горении, распространяются как по диффузору, так и по акустическому волноводу. На вход диффузора они приходят в противофазе и гасят друг друга за счет интерференции волн.

На приведенном чертеже показан продольный разрез камеры сгорания ГТД. Камера сгорания содержит диффузор 1, корпус 2 и жаровую трубу 3, на входе которой установлено фронтовое устройство 4. Вход фронтового устройства 4 сообщен с входом диффузора 1 акустическим волноводом 5, выполненным в виде трубки. Длина волновода 5 должна быть больше длины диффузора 1 вдоль продольной оси двигателя на половину длины волны продольной или тангенциальной моды акустических колебаний, возникающих в камере сгорания при вибрационном горении. Это оптимальное условие для гашения колебаний. Однако точная настройка акустического волновода представляет значительную сложность. Поэтому диапазон длины, при которой он достаточно эффективно работает, составляет (0,4-0,6) λ.

Во время работы двигателя при наступлении режима вибрационного горения в камере сгорания возникают периодические колебания давления и скорости газа, которые распространяются как по диффузору 1, так и по акустическому волноводу 5. На вход диффузора 1 волны приходят в противофазе и взаимно гасят друг друга за счет интерференции.

Подбирая соответствующие длины волноводов 5, можно настроить устройство на гашение акустических колебаний различных мод, возникающих в камере сгорания при вибрационном горении.

Изобретение позволяет обеспечить работоспособность камеры сгорания во всем диапазоне режимов ее работы и увеличить ресурс работы двигателя в целом.

Источники информации

1. Патент Франции №2116363, кл. F 02 C 7/00 , опубл. в 1972 г.

2. Ю.М.Пчелкин "Камеры сгорания газотурбинных двигателей". М.: Машиностроение, 1984 г., стр.146.

Формула изобретения

Камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая диффузор, корпус и жаровую трубу, на входе которой установлено фронтовое устройство, отличающаяся тем, что вход во фронтовое устройство сообщен со входом диффузора по меньшей мере одним акустическим волноводом, выполненным с учетом следующей зависимости:

l₂-l₁ =(0,4:0,6) λ,

где l₂ - длина акустического волновода;

l₁ - длина диффузора вдоль продольной оси двигателя;

λ - длина волны продольной или тангенциальной моды акустических колебаний в камере сгорания.

РИСУНКИРисунок 1