Блиск охлаждаемых пилонов подачи горючего

Изобретение относится к области аэрокосмической техники и может быть использовано для подачи горючего в высокоскоростной поток воздуха в перспективных прямоточных воздушно-реактивных двигателях внутриатмосферных летательных аппаратов. Блиск охлаждаемых пилонов подачи горючего в высокоэнтальпийный воздушный поток внутри камеры сгорания с круглым поперечным сечением. Причём в каждом пилоне выполнены по три заглушенных с одной стороны канала, открытые концы двух из этих каналов закрыты заглушками, каналы соединены отверстиями, а в центральном канале расположена заслонка с несколькими отверстиями. Изобретение позволяет исключить возможность прогара пилонов при высоких тепловых нагрузках, тем самым повысить надежность блиска подачи горючего, а также позволяет расширить режимный диапазон по расходу горючего при практически неизменном перепаде давления на форсунках для улучшения эффективности горения смеси горючего с воздухом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области аэрокосмической техники и может быть использовано для подачи горючего в высокоскоростной поток воздуха в перспективных прямоточных воздушно-реактивных двигателях внутриатмосферных летательных аппаратов.

Из существующего уровня техники известен аэродинамический стабилизатор пламени для форсажных камер сгорания ВРД фирмы MTU (патент ФРГ №2329346, F02K 3/10, 08.03.73 г.). Этот стабилизатор имеет аэродинамический профиль, на обеих поверхностях которого имеются форсуночные отверстия, через которые готовая топливовоздушная смесь под давлением подается в воздушный поток, тем самым обеспечивает устойчивый процесс горения и минимальные гидравлические потери потока в камере. Для подготовки топливовоздушной смеси в стабилизаторе имеется смесительная камера с форсуночным устройством - трубкой - и одна или несколько воздушных полостей. Воздух поступает в воздушные полости, откуда в смесительную камеру через отверстия, расположенные на ее наружной стенке. В камеру также впрыскивается топливо. Гомогенная топливовоздушная смесь из камеры впрыскивается в наружный поток. Воспламенение топливовоздушных струй осуществляется свечой зажигания, помещенной в конце рециркуляционной зоны.

Недостатком такого типа стабилизатора является сложность его защиты от высоких значений тепловых потоков, воздействующих на стабилизатор от воздушного высокоскоростного потока, из-за чего отсутствует защита наиболее теплонапряженного места - передней и задней кромок стабилизатора. Кроме того, отсутствует возможность компенсирования тепловой деформации конструкции стабилизатора, что при сильном нагреве может вызвать его разрушение. Конструктивную дополнительную сложность и ненадежность в работе создает использование свечи зажигания для воспламенения топливной смеси.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является конструкция, описанная в способе автовоспламенения топливной смеси (патент РФ № RU 2444639, F02C 7/26, 10.03.2012 г.), характеризующаяся тем, что камера сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя содержит стойку для подачи топлива, которая выполнена в виде тела аэродинамического профиля с передней и задней кромками, закреплена с одной стороны внутри на стенке камеры сгорания через опору, заглушена с другой стороны и ориентирована профилем вдоль тракта камеры. Кроме того, стойка снабжена одним каналом подвода топлива и сообщающимися с каналом топливными форсунками, расположенными на передней кромке. При подаче высокоэнтальпийного высокоскоростного воздушного потока в камеру сгорания на передней кромке стойки возникает местное торможение и повышение статической температуры воздушного потока, а подаваемое топливо против потока воздуха хорошо смешивается с ним, нагревается и воспламеняется. При этом описываемая в способе конструкция отличается также тем, что используется стойка, которая дополнительно снабжена вторым каналом подвода топлива, расположенным в задней части стойки, и сообщающимися с каналом топливными форсунками, расположенными вдоль задней кромки стойки, причем стойка имеет боковую цилиндрическую поверхность и установлена на стенке камеры сгорания через опору с возможностью поворота вдоль тракта камеры, где воспламенение топливной смеси осуществляют тем, что в воздушном потоке стойку в месте закрепления на стенке устанавливают к оси тракта камеры наклонно под углом стреловидности, в зависимости от режима работы двигателя. Кроме того, в стойке на наружных боковых поверхностях выполняют симметричные продольные ниши, образуют в нишах вихревые зоны горения и осуществляют стабилизацию горения набегающего потока топливной смеси.

Недостатками данного технического решения являются недостаточность для надлежащей работоспособности стойки охлаждения ее передней и задней кромок при высоких температурах набегающего воздушного потока, в случае стабилизации горения топливной смеси вблизи стойки и заброса пламени против воздушного потока, а также сильная зависимость перепада давления на форсунках, которые расположены в стойке, от массового расхода топлива, что может негативно сказаться на эффективности горения топливно-воздушной смеси. Кроме того, наличие устройства для поворота стойки в канале создает дополнительную конструктивную сложность и повышает вероятность отказа при работе.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание блиска охлаждаемых пилонов подачи горючего в высокоэнтальпийный воздушный поток внутри камеры сгорания с круглым поперечным сечением, который позволил бы получить существенный технический результат, а именно исключить возможность прогара пилонов при высоких тепловых нагрузках, тем самым повысить надежность блиска подачи горючего, а также расширить режимный диапазон по расходу горючего при практически неизменном перепаде давления на форсунках для улучшения эффективности горения смеси горючего с воздухом.

Указанная задача решается тем, что предлагаемый блиск охлаждаемых пилонов подачи горючего 2 (см. фиг. 1), располагаемый между входным участком 1 и выходным участком 5 камеры сгорания, содержит несколько пилонов подачи горючего 3. Каждый пилон 3 выполнен заедино с корпусом блиска 6 (см. фиг. 2), в котором имеется распределительная полость 7. Распределительная полость закрыта цилиндрической крышкой 8 и соединена с патрубком 4 (см. фиг. 1). В каждом пилоне выполнены по три заглушенных с одной стороны канала 20, 11, 14 (см. фиг. 2). Открытые концы каналов 11 и 14 закрыты заглушками 9 и 10 соответственно. Каналы 20 и 14 соединены отверстием 16, а каналы 14 и 11 - отверстием 13. В отверстиях 16 и 13 установлены заглушки 12 и 15 соответственно. В центральном канале 11 расположена заслонка 19, уплотнительное кольцо 18, стопорное кольцо 21 и коническая пружина 17. В заслонке 19 выполнены отверстия 24 (см. фиг. 3). На боковых поверхностях каждого пилона изготовлено два уступа 22 (по одному с каждой стороны), в каждом из которых расположено по несколько струйных форсунок 23.

Техническая сущность представленного изобретения поясняется чертежами:

На фиг. 1 представлена общая схема расположения блиска охлаждаемых пилонов подачи горючего, при этом на фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - входной участок камеры сгорания;

2 - блиск охлаждаемых пилонов подачи горючего;

3 - пилоны подачи горючего;

4 - патрубок;

5 - выходной участок камеры сгорания.

На фиг. 2 представлена схема пилона в продольном разрезе, при этом на фиг. 2 приняты следующие обозначения:

6 - корпус блиска;

7 - распределительная полость;

8 - цилиндрическая крышка полости;

9 - заглушка;

10 - заглушка;

11 - канал;

12 - заглушка;

13 - отверстие;

14 - канал;

15 - заглушка;

16 - отверстие;

17 - коническая пружина;

18 - уплотнительное кольцо;

19 - заслонка;

20 - канал;

21 - стопорное кольцо.

На фиг. 3 показана схема пилона в поперечном разрезе А-А (положение 1), при этом на фиг. 3 приняты следующие обозначения:

22 - уступы;

23 - струйная форсунка;

24 - отверстия в заслонке.

На фиг. 4 показана схема пилона в поперечном разрезе А-А (положение 2).

Устройство работает следующим образом: горючее попадает через патрубок 4 в распределительную полость 7 и распределяется между пилонами. Далее горючее последовательно проходит через канал 20, отверстие 16, канал 14, отверстие 13 и попадает в полость заслонки 19. При прохождении через канал 20, отверстие 16 и канал 14 горючее интенсивно охлаждает кромки пилона и исключает возможность его прогара при высоких тепловых нагрузках, тем самым повышает надежность блиска подачи горючего. Под давлением горючего заслонка 19 опускается до состояния равновесия сил от давления горючего и воздействия конической пружины 17. При совпадении отверстий 24, расположенных в заслонке, и струйных форсунок 23 струйные форсунки 23 открываются и горючее через них поступает в выходной участок камеры сгорания 5. Состояние равновесия определяется количеством открытых струйных форсунок 23, упругостью конической пружины 17 и массовым расходом горючего. В зависимости от массового расхода горючего заслонка 19 смещается на разные расстояния, открывая тем самым необходимое количество форсунок 23 (с увеличением расхода - больше форсунок открыто), что позволяет реализовать режим авторегулирования и расширить режимный диапазон по расходу горючего при практически неизменном перепаде давления на форсунках для улучшения эффективности горения горючего с воздухом. Верхнее положение заслонки 19 ограничено стопорным кольцом 21. Для исключения попадания горючего в область между заслонкой 19 и конической пружиной 17 в отверстии 11 установлено уплотнительное кольцо 18. Наличие уступа 22 и подачи горючего под углом к оси камеры сгорания способствует улучшению смесеобразования и повышению эффективности горения горючего с воздухом.

Вывод: за счет нового конструктивного решения в предложенном блиске пилонов подачи горючего, а именно наличия специальных отверстий и каналов, а также расположения в центральном отверстии каждого пилона заслонки, конической пружины, стопорного кольца и уплотнительного кольца решаются задачи исключения возможности прогара пилонов при высоких тепловых нагрузках, тем самым повышая надежность блиска подачи горючего, и расширения режимного диапазона по расходу горючего при практически неизменном перепаде давления на форсунках для улучшения эффективности горения смеси горючего с воздухом. Кроме того, дополнительно решается задача улучшения смесеобразования посредством подачи горючего под углом к оси камеры сгорания и выполнения уступов на боковых поверхностях пилонов.

Изобретение может быть использовано в области аэрокосмической техники, при создании эффективных и надежных энергосиловых установок, где проблемы организации эффективного процесса горения и обеспечения работоспособности контракции очень актуальны.

Источники информации

1. Патент ФРГ №2329346, F02K 3/10, 08.03.1973 г.

2. Патент РФ № RU 2444639, F02C 7/26, 10.03.2012 г.

1. Блиск пилонов подачи горючего, содержащий корпус, с которым выполнены заедино несколько пилонов со струйными форсунками и в котором имеется распределительная полость, закрытая цилиндрической крышкой и соединенная с патрубком, отличающийся тем, что в каждом пилоне выполнены по три заглушенных с одной стороны канала, открытые концы двух из этих каналов закрыты заглушками, каналы соединены отверстиями, а в центральном канале расположена заслонка с несколькими отверстиями, уплотнительное кольцо, стопорное кольцо и коническая пружина.

2. Блиск пилонов подачи горючего по п. 1, отличающийся тем, что на боковых поверхностях каждого пилона изготовлено два уступа (по одному с каждой стороны), в каждом из которых расположено по несколько струйных форсунок.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам управления обтеканием летательного аппарата при дозвуковых и околозвуковых скоростях полета. Импульсный плазменный тепловой актуатор эжекторного типа содержит подводной канал с обратным клапаном, разрядную камеру со встроенными игольчатыми электродами, сопло эжектора, камеру смешения, полость разрежения со щелью, соединяющей полость разрежения с поверхностью крыла, выходной диффузор.

Изобретение относится к области ракетной техники, созданию прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) для крылатых ракет (КР) и управлению КР. В случаях неисправности датчиков командных давлений выдается команда для выполнения резервного алгоритма управления ПВРД.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых крылатых ракетах с прямоточными воздушно-реактивными двигателями, предназначенных для полетов на больших высотах.

Изобретение относится к прямоточному воздушно-реактивному двигателю, включающему детонационную камеру, и к летательному аппарату, содержащему такой прямоточный реактивно-воздушный двигатель.

Изобретение относится к гиперзвуковой авиации, а именно к гиперзвуковым летательным аппаратам с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. В передней части гиперзвукового летательного аппарата сформировано углубление, объем которого заполняется горючим газом через отверстия, распределенные по поверхности углубления.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в камере сгорания гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя. Генератор акустических колебаний для камеры сгорания гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя содержит свечу зажигания, топливные сопла, профилированную геометрию проточной части, камеру смешения, вихревую камеру, выходной диффузор, лопаточное закручивающее устройство, сверхзвуковой диффузор.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению и предназначено для прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом горючем содержит воздухозаборник, газогенератор с зарядом твердого горючего в отдельном корпусе, камеру дожигания и сопло.

Способ организации воспламенения и горения топлива в гиперзвуковом прямоточном воздушно-реактивном двигателе высокоскоростного летательного аппарата, содержащего камеру сгорания, заключается в подаче горючего со сверхзвуковой скоростью через систему пилонов, обтекаемых кислородом, например, в составе воздуха.

Изобретение может быть использовано в космической и оборонной отрасли. Высокоскоростной прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) содержит последовательно расположенные воздухозаборное устройство, камеру сгорания (КС) и выходное сопло.

Изобретение может быть использовано в космической и оборонной отрасли. Способ воспламенения топливной смеси заключается в том, что в камеру сгорания двигателя подают высокоскоростной поток воздуха, обеспечивают торможение потока, образуют в камере сгорания топливную смесь и воспламеняют ее.

Изобретение относится к энергетике. Система для постепенного окисления топлива включает в себя окислительный реактор, который имеет реакционную камеру с входным отверстием и выходным отверстием.

Изобретение относится к энергетике. Система для постепенного окисления топлива включает в себя окислительный реактор, который имеет реакционную камеру с входным отверстием и выходным отверстием.

Изобретение относится к энергетике. Предложен трубный узел, который содержит кожух, ограничивающий топливное пространство и пространство для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства и отделенное от него промежуточной стенкой.

Изобретение относится к энергетике. Топливный инжектор газотурбинного двигателя содержит центральное тело, расположенное на продольной оси, и камеру предварительного смешивания, расположенную в радиальном направлении внешне относительно центрального тела и образующую кольцевой канал между ними.

Изобретение относится к энергетике. Узел трубопровода впрыска турбомашины, содержащий первый набор труб передачи, соединенных так, чтобы образовывать главный контур для подачи топлива первому и второму наборам инжекторов, и второй набор труб передачи, соединенных параллельно первому набору так, чтобы образовывать вспомогательный контур для подачи топлива указанному первому набору инжекторов.

Изобретение относится к энергетике. Топливная форсунка, содержащая поточный проход для топливовоздушной смеси, направляемой в камеру сгорания, который продолжается через топливную форсунку в продольном направлении.

Изобретение относится к области регулирования авиационных газотурбинных двигателей и может быть использовано в их системах топливопитания для снижения подогрева топлива, подаваемого на форсунки основной и/или форсажной камер сгорания на режимах глубокого дросселирования.

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит внешний корпус, жаровую трубу, форсуночную плиту и форсунки, кольцевой коллектор. Кольцевой коллектор, к которому присоединен топливопровод, установлен в передней полости на форсуночной плите.

Система для подачи топлива в камеру сгорания содержит камеру горения и топливную форсунку, которая находится в проточном сообщении с камерой горения. Несколько каналов расположены в окружном направлении вокруг камеры горения для обеспечения с ней проточного сообщения.

Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя относится к автоматическому регулированию подачи топлива в камеру сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД).

Вторичное устройство сгорания предназначено для введения топливно-воздушной смеси в поток газов сгорания в камере сгорания газотурбинного двигателя и содержит кольцевой распределитель и инжекторы, проходящие от кольцевого распределителя в поток газов сгорания. Инжекторы имеют сопла, сообщающиеся с кольцевым распределителем и выполненные с возможностью введения топливно-воздушной смеси в поток газов сгорания. Каждое сопло наклонено под первым углом к потоку газов сгорания вверх по потоку от вторичного устройства сгорания для увеличения скорости смешивания топливно-воздушной смеси в потоке газов сгорания, и при этом каждое сопло наклонено под вторым углом к стенке соответствующего инжектора, причем второй угол может быть различным. Изобретение направлено на уменьшение вредных выбросов. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области аэрокосмической техники и может быть использовано для подачи горючего в высокоскоростной поток воздуха в перспективных прямоточных воздушно-реактивных двигателях внутриатмосферных летательных аппаратов. Блиск охлаждаемых пилонов подачи горючего в высокоэнтальпийный воздушный поток внутри камеры сгорания с круглым поперечным сечением. Причём в каждом пилоне выполнены по три заглушенных с одной стороны канала, открытые концы двух из этих каналов закрыты заглушками, каналы соединены отверстиями, а в центральном канале расположена заслонка с несколькими отверстиями. Изобретение позволяет исключить возможность прогара пилонов при высоких тепловых нагрузках, тем самым повысить надежность блиска подачи горючего, а также позволяет расширить режимный диапазон по расходу горючего при практически неизменном перепаде давления на форсунках для улучшения эффективности горения смеси горючего с воздухом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх