Трехкаскадный двухконтурный турбореактивный двигатель с высокой степенью двухконтурности

Трехкаскадный двухконтурный турбореактивный двигатель с высокой степенью двухконтурности имеет передний и задний вентиляторы спереди промежуточного корпуса, который представляет собой внешнюю несущую решетку в потоке второго контура и внутреннюю несущую решетку в основном воздушном потоке. Вентиляторы имеют лопасти, которые тянутся в радиальном направлении наружу к корпусу вентилятора. Корпус вентилятора определяет внешнюю сторону воздушного потока второго контура. Турбореактивный двигатель также имеет компрессор низкого давления для сжатия воздуха, приходящего в канал для основного воздушного потока. Передний и задний вентиляторы вращаются в прямом направлении, и отдельно, посредством двух валов, которые являются соосными. Компрессор низкого давления размещен в осевом направлении между лопастями переднего вентилятора и лопастями заднего вентилятора, и включает в себя, по меньшей мере, одно кольцо лопастей ротора, тянущихся от периферии колеса, которое приводится в движение приводным валом переднего вентилятора, и, по меньшей мере, две решетки лопаток статора, расположенных в осевом направлении на каждой стороне кольца лопастей ротора и в радиальном направлении внутри несущего кольца решетки. Кольцо поддерживается внешней решеткой, которая размещена в воздушном потоке второго контура. Внешняя решетка поддерживается корпусом вентилятора. Статор с переменным шагом размещен ниже по потоку от внешней решетки. Изобретение позволяет обеспечить приемлемое согласование заднего вентилятора с различными скоростями двигателя. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается трехкаскадного двухконтурного турбореактивного двигателя с высокой степенью двухконтурности, причем турбореактивный двигатель имеет передний вентилятор и задний вентилятор спереди промежуточного корпуса, который представляет собой внешнюю несущую решетку в потоке второго контура и внутреннюю несущую решетку в основном воздушном потоке, причем вентиляторы имеют лопасти, которые тянутся в радиальном направлении наружу к корпусу вентилятора, этот корпус вентилятора определяет внешнюю сторону воздушного потока второго контура, причем турбореактивный двигатель также имеет компрессор низкого давления для сжатия воздуха, приходящего в канал для основного воздушного потока, причем упомянутый передний вентилятор и упомянутый задний вентилятор вращаются прямо, и отдельно, посредством двух валов, которые являются соосными.

В современном, высокомощном турбореактивном двигателе с высокой степенью двухконтурности вентилятор имеет большой диаметр, и окружная скорость у верхушек лопастей пропорциональна как этому диаметру, так и скорости вращения вентилятора. Чтобы получить хорошую производительность, окружная скорость должна быть меньше, чем скорость звука. В обыкновенном турбореактивном двигателе, имеющем единственный вентилятор, это возможно посредством промежуточной редукционной передачи между приводным валом и вентилятором. Однако передача значительно увеличивает вес двигателя и также снижает производительность. Другая технология состоит в оснащении турбореактивного двигателя с двумя вентиляторами, передним вентилятором и задним вентилятором, причем упомянутые вентиляторы устанавливаются спереди промежуточного корпуса, и причем каждый вентилятор приводится в движение соответствующим низкоскоростным приводным валом, без какой-либо промежуточной редукционной передачи. Каждый вентилятор подает воздух, текущий в канал второго контура с, по существу, половиной тяговой силы воздуха второго контура.

Уровень техники проиллюстрирован, в частности, патентами США №3861139 и 4860537, которые описывают турбореактивные двигатели типа, упомянутого во введении, причем каждый имеет два противоположно вращающихся вентилятора, эти вентиляторы присоединены к компрессору низкого давления, также имеющему противоположно вращающиеся роторы, причем один из роторов приводится в действие приводным валом для переднего вентилятора, и другой ротор приводится в действие приводным валом для заднего вентилятора. Устанавливается фиксированный шаг лопастей двух вентиляторов для оптимизирования согласования двух вентиляторов с конкретной скоростью двигателя. При других скоростях, тем не менее, производительность неизбежно снижается.

Задачей изобретения является обеспечить возможность оптимизации согласования заднего вентилятора с различными скоростями двигателя.

Изобретение решает эту задачу тем, что компрессор низкого давления размещен в осевом направлении между лопастями переднего вентилятора и лопастями заднего вентилятора, и включает в себя, по меньшей мере, одно кольцо лопастей ротора, тянущихся от периферии колеса, которое приводится в движение приводным валом для переднего вентилятора, и, по меньшей мере, две решетки лопаток статора, расположенных в осевом направлении на одной из сторон упомянутого кольца лопастей ротора и в радиальном направлении внутри несущего кольца решетки, причем упомянутое кольцо поддерживается внешней решеткой, которая размещена в воздушном потоке второго контура, упомянутая внешняя решетка поддерживается корпусом вентилятора; и статор с переменным шагом размещен ниже по потоку от упомянутой внешней решетки для того, чтобы обеспечить приемлемое согласование заднего вентилятора.

Более того, предпочтительно приняты следующие преимущественные расположения.

Внешняя решетка имеет множество неподвижных радиальных рычагов, и статор с переменным шагом имеет множество подвижных радиальных рычагов, которые способны поворачиваться вокруг радиальных осей, причем каждый подвижный рычаг размещен непосредственно при входной точке к неподвижному радиальному рычагу.

Каждый подвижный радиальный рычаг имеет радиально внутренний шарнир, вставленный в несущее кольцо решетки.

Каждый подвижный радиальный рычаг имеет радиально внешний шарнир, вставленный в корпус вентилятора.

Радиально внешний шарнир оснащен приводным рычагом, имеющим свободный конец, который шарнирно прикреплен к регулировочному кольцу.

Особенно предпочтительным является то, что передний вентилятор и задний вентилятор являются противоположно вращающимися вентиляторами.

Другие преимущества и характеристики изобретения будут ясны при ознакомлении с последующим описанием, данным в качестве примера, со ссылкой на сопроводительный чертеж, на котором:

- единственный чертеж - схематичное полусечение передней части турбореактивного двигателя согласно изобретению.

Чертеж является схемой, которая показывает переднюю часть 1 турбореактивного двигателя относительно оси X, которая имеет передний вентилятор 3 и задний вентилятор 5 спереди промежуточного корпуса 2, причем передний вентилятор 3 приводится в движение внутренним приводным валом 4, а задний вентилятор 5 приводится в движение промежуточным приводным валом 6, соосным с внутренним валом 4 и окружающим упомянутый внутренний вал, и компрессор низкого давления, размещенный в осевом направлении между передним вентилятором 3 и задним вентилятором 5, чтобы сжимать воздух, входящий в канал 8 для основного воздушного потока F1.

Передний вентилятор 3 имеет лопасти 10, которые тянутся от периферии колеса 11 к корпусу 12 вентилятора, который определяет внешнюю сторону канала 13 для потока F2 воздуха второго контура.

Задний вентилятор также имеет лопасти 14, которые тянутся от периферии колеса 15 к корпусу вентилятора 12, через канал 8 для основного воздушного потока F1 и через канал 13 для потока F2 воздуха второго контура.

Колесо 11 переднего вентилятора 3 присоединено к внутреннему валу 4 конусом 16, и колесо 15 заднего вентилятора 5 присоединено к промежуточному валу 6 конусом 17.

Опора 18 внутри вала и роликовый подшипник 19 внутри вала помещается между внутренним валом 4 и промежуточным валом 6. Промежуточный вал 6 поддерживается промежуточным корпусом 2 посредством упорного подшипника 20 и роликового подшипника 21. Позиция 22 обозначает упорный подшипник, дающий возможность промежуточному корпусу 2 поддерживать приводной вал 23 компрессора 24 высокого давления, который располагается позади промежуточного корпуса 2.

Промежуточный корпус 2 имеет внешнюю несущую решетку 30 в воздушном потоке F2 второго контура и внутреннюю несущую решетку 31 в основном воздушном потоке F1. Внешняя несущая решетка 30 присоединена снаружи к корпусу 12 вентилятора. Кольцевой корпус 32 помещается между внешней несущей решеткой 30 и внутренней несущей решеткой 32, ниже по потоку от разделительной верхушки 33 для отделения основного воздушного потока F1 от воздушного потока F2 второго контура. Разделительная верхушка 33 помещается выше от лопастей 14 заднего вентилятора 5.

Компрессор 7 низкого давления помещается между передним вентилятором 3 и задним вентилятором 5. Упомянутый компрессор имеет кольцо лопастей 40 ротора в основном воздушном потоке F1, эти лопасти тянутся от периферии колеса 41, которое конструктивно присоединено к конусу 16 противоположно направленным конусом 42 и к платформам лопастей 10 переднего вентилятора 3 кожухом 43, который определяет внутреннюю часть канала 8 для основного воздушного потока F1, и две решетки лопаток статора 45 и 46, которые в осевом направлении размещены на одной из сторон кольца лопастей 40 ротора.

Две решетки лопаток статора 45 и 46 тянутся в радиальном направлении в отверстие несущего кольца 47 решетки, причем упомянутое несущее кольцо решетки поддерживается корпусом 12 вентилятора через внешнюю несущую решетку 48, имеющую рычаги 49, которые тянутся радиально через канал 13 для воздушного потока F2 второго контура. Радиально внутренние концы рычагов 49 присоединяются к передней части несущего кольца 47 решетки.

Статор 50 с переменным шагом размещен непосредственно ниже от внешней несущей решетки. Статор 50 имеет множество подвижных радиальных рычагов 51 обтекаемой формы, которые способны к синхронному повороту вокруг радиальных осей и которые тянутся через канал 13 для воздуха F2 второго контура. Число подвижных рычагов 51 равно числу неподвижных рычагов 49 во внешней несущей решетке 48, и каждый подвижный рычаг размещен непосредственно ниже от неподвижного рычага 49. Каждый подвижный рычаг 51 имеет радиально внутренний шарнир 52, вставленный в несущее кольцо 47 решетки, радиально внешний шарнир 5, вставленный в корпус 12 вентилятора. В этом особенном варианте осуществления шарниры 52, 53 вращаются. Радиально внешние шарниры 53 оснащены приводными рычагами, имеющими свободные концы 55, которые шарнирно присоединены к регулировочному кольцу 56 относительно оси X. Осевое перемещение регулировочного кольца 56 при смещении силовым приводом (не показано) заставляет все приводные рычаги 54 вращаться вокруг их радиальных осей, как определено шарнирами 52 и 53, и изменяет шаг статора 50 как функцию параметров полета, и, в особенности, как функция скорости вращения двух вентиляторов 3 и 5 при различных скоростях двигателя.

Тот факт, что компрессор 7 низкого давления содержит статор и ротор, которые должны вращаться с передним вентилятором 3, обеспечивает для обоих вентиляторов 3 и 5 возможность вращаться в одном направлении. Но два вентилятора 3 и 5 могут также вращаться в противоположные стороны и приводиться в движение двумя противоположно вращающимися роторами турбины, имеющими соответственные кольца лопастей ротора, которые чередуются в осевом направлении, таким образом обеспечивая возможность уменьшения длины и веса работающей турбины, благодаря отсутствию статора турбины.

1. Трехкаскадный двухконтурный турбореактивный двигатель с высокой степенью двухконтурности, причем турбореактивный двигатель имеет передний вентилятор (3) и задний вентилятор (5) спереди промежуточного корпуса (2), который представляет собой внешнюю несущую решетку (30) в потоке второго контура (F2) и внутреннюю несущую решетку (31) в основном воздушном потоке (F1), причем вентиляторы имеют лопасти (10, 14), которые тянутся в радиальном направлении наружу к корпусу (12) вентилятора, а этот корпус вентилятора определяет внешнюю сторону воздушного потока (F2) второго контура, причем турбореактивный двигатель также имеет компрессор (7) низкого давления для сжатия воздуха, приходящего в канал (8) для основного воздушного потока (F1), причем упомянутый передний вентилятор (3) и упомянутый задний вентилятор (5) вращаются в прямом направлении, и отдельно, посредством двух валов (4, 6), которые являются соосными, отличающийся тем, что компрессор (7) низкого давления размещен в осевом направлении между лопастями (10) переднего вентилятора (3) и лопастями (14) заднего вентилятора (5), и включает в себя, по меньшей мере, одно кольцо лопастей (40) ротора, тянущихся от периферии колеса (41), которое приводится в движение приводным валом (4) для переднего вентилятора (3), и, по меньшей мере, две решетки лопаток (45, 46) статора, расположенных в осевом направлении на каждой стороне кольца лопастей (40) ротора и в радиальном направлении внутри несущего кольца (47) решетки, причем упомянутое кольцо поддерживается внешней решеткой (48), которая размещена в воздушном потоке (F2) второго контура, причем упомянутая внешняя решетка поддерживается корпусом (12) вентилятора, при этом статор (50) с переменным шагом размещен ниже по потоку от внешней решетки (48) для того, чтобы обеспечить приемлемое согласование заднего вентилятора.

2. Турбореактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что внешняя решетка (48) имеет множество неподвижных радиальных рычагов (49), и статор (50) с переменным шагом имеет множество подвижных радиальных рычагов (51), которые способны поворачиваться вокруг радиальных осей, причем каждый подвижный рычаг (51) размещен непосредственно позади неподвижного радиального рычага (49).

3. Турбореактивный двигатель по п.2, отличающийся тем, что каждый подвижный радиальный рычаг (51) имеет радиально внутренний шарнир (52), вставленный в несущее кольцо (47) решетки.

4. Турбореактивный двигатель по п.3, отличающийся тем, что каждый подвижный радиальный рычаг (51) имеет радиально внешний шарнир (53), вставленный в корпус (12) вентилятора.

5. Турбореактивный двигатель по п.4, отличающийся тем, что радиально внешний шарнир (53) оснащен приводным рычагом (54), имеющим свободный конец (55), который шарнирно прикреплен к регулировочному кольцу (56).

6. Турбореактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что передний вентилятор (3) и задний вентилятор (5) являются противоположно вращающимися вентиляторами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к летательным аппаратам, имеющим на борту емкость для жидкости, предназначенной, например, для тушения пожаров.

Изобретение относится к авиадвигателестроению. .

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к авиационному двигателестроению. .

Изобретение относится к авиадвигателестроению

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и, в частности, к двигателю с изменяемым циклом для энергоснабжения сверхзвуковых самолетов в полете

Изобретение относится к авиационным турбореактивным двигателям, включая двигатели для сверхзвуковых многорежимных самолетов. В турбореактивном двигателе с внешней стороны от канала наружного контура выполнен канал третьего контура, образованный на входе в двигатель промежуточными полками входного направляющего аппарата вентилятора и внешним корпусом двигателя и далее ниже по потоку - разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора совместно с внешним корпусом двигателя. Задние кромки входного направляющего аппарата вентилятора в канале третьего контура выполнены поворотными. Внешняя поверхность разделительных полок спрямляющих лопаток выполнена на большем диаметре по отношению к внешней поверхности разделительных полок рабочих лопаток с образованием уступа в проточной части канала третьего контура. Отношение радиальной величины h уступа между разделительными полками рабочей лопатки и спрямляющей лопатки вентилятора в канале третьего контура к осевому зазору δ между разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора находится в пределах 0,5…1,5. Изобретение направлено на повышение надежности турбореактивного двигателя. 4 ил.

Изобретение относится к энергетике. Предлагается камера смешения форсажной камеры, которая включает внешний кольцевой корпус, кок-стекатель и оболочку, на которой расположены радиально направленные пилоны-воздуховоды, закрепленные с противоположной стороны на общем разделителе, который делит внутренний контур на центральную и вешнюю части, а также обеспечивает подачу воздуха наружного контура, через полости пилонов, непосредственно в центральную часть внутреннего контура, тем самым обеспечивая равномерное распределение кислорода по радиусу камеры смешения, однородное температурное поле на выходе из камеры смешения и эффективное охлаждение узлов форсунок и стабилизаторов форсажной камеры. Изобретение позволяет создать условия, при которых на выходе из камеры смешения были обеспечены однородное температурное поле, равномерное распределение кислорода по радиусу форсажной камеры и эффективное охлаждение узлов форсунок и стабилизаторов. 9 ил.

Трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора содержит последовательно расположенные от корпуса турбовентилятора к диску ротора рабочую лопатку вентилятора и рабочую лопатку турбины, соединенные между собой посредством промежуточного элемента с образованием трех проточных газовых каналов. Промежуточный элемент выполнен в виде рабочей лопатки турбодетандера с образованием плавного перехода от профиля к профилю всех трех рабочих лопаток. Проточная часть газового канала рабочей лопатки турбодетандера ограничена полками. Рабочая лопатка вентилятора соединена с рабочей лопаткой турбодетандера посредством разъемного шарнирного соединения. Достигается интенсивное охлаждение двигателя, повышение тяги двигателя, снижение массы и увеличение прочностных показателей трехъярусной рабочей лопатки турбовентилятора, а также её надежности в целом. 1 ил.

Способ работы трехконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой заключается в том, что сжатый воздух из адаптивного вентилятора разделяют на три потока. Поток первого контура подают в газогенератор, выхлопные газы из которого подают в турбину низкого давления, а от нее через смеситель и форсажную камеру в основное реактивное сопло. Поток второго контура подают через форсажную камеру в основное реактивное сопло. Поток третьего контура подают в сопло третьего контура. Регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами направления потоков сжатого воздуха и включения в работу форсажной камеры. На максимальном и переходных режимах работы с форсированием двигателя поток сжатого воздуха третьего контура подают непосредственно из канала третьего контура через форсажную камеру в основное реактивное сопло. Открытие и закрытие распределительных устройств для подключения и отключения канала третьего контура осуществляют по значениям приведенной частоты вращения ротора низкого давления. Изобретение направлено на повышение максимальной полетной тяги турбореактивного двигателя на максимальных и переходных режимах с форсированием двигателя при сохранении параметров расхода топлива. 4 ил.

Авиационная силовая установка содержит турбореактивный двухконтурный двигатель с внешним и внутренним контурами и по меньшей мере один выносной вентиляторный модуль. Выносной вентиляторный модуль имеет корпус с установленными в нем тяговым вентилятором, приводом вентилятора, размещенными на одном валу, и регулируемым реактивным соплом и дополнен внутренним контуром с суживающимся реактивным соплом. Указанный внутренний контур соединен газовым каналом с внутренним контуром турбореактивного двухконтурного двигателя и снабжен устройством подогрева газа, поступающего из внутреннего контура турбореактивного двухконтурного двигателя. Привод тягового вентилятора выполнен в виде газовой турбины, размещенной ниже устройства подогрева газа по потоку. Стенки газового канала выполнены из трех слоев, где жаростойкий внутренний слой выполнен из интерметаллида, теплоизолирующий средний слой выполнен из кварцевых и кремнеземных тканей, а внешний слой выполнен из углепластика на основе высокопрочных углеродных волокон и высокотемпературной полимерной матрицы. Изобретение обеспечивает улучшение согласования взлетного и крейсерского режимов работы и повышение топливной экономичности авиационной силовой установки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Трехкаскадный двухконтурный турбореактивный двигатель с высокой степенью двухконтурности

Наверх