Фронтовое устройство форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя
Владельцы патента RU 2663965:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области авиационных газотурбинных двигателей, а именно к форсажным камерам сгорания авиационных газотурбинных двигателей. Техническим результатом изобретения является снижение потерь полного давления за счет применения в качестве стабилизаторов пламени тел удобообтекаемой формы с организацией вдува струй воздуха с их поверхности на бесфорсажных режимах работы ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что стабилизаторы пламени выполнены в форме полых удобообтекаемых тел с закрытой нижней частью, внутренняя полость стабилизаторов разделена на N продольных каналов с возможностью подвода в них воздуха и топлива, на боковых стенках каналов по всей длине выполнены отверстия. Выполнение стабилизаторов пламени в форме удобообтекаемых тел обеспечивает их безотрывное обтекание на бесфорсажных режимах работы ГТД, что позволяет снизить потери полного давления. На форсажных режимах работы ГТД в проточную часть форсажной камеры сгорания через отверстия на боковых стенках каналов вдуваются струи воздуха для создания зон рециркуляционного течения, и в эти зоны впрыскивается топливо, т.е. стабилизаторы пламени выполняют роль топливных коллекторов. Отсутствие отдельных топливных коллекторов в потоке газа позволяет дополнительно снизить потери полного давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области авиационных газотурбинных двигателей, а именно к форсажным камерам сгорания авиационных газотурбинных двигателей.
Известно [Конструкция форсажных камер и выходных устройств авиационных ГТД. B.C. Чигрин, С.Е. Белова. - Учебное пособие. - Рыбинск, РГАТА, 2004. - 38 с., стр. 12] фронтовое устройство форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоящее из радиально установленных стабилизаторов пламени, консольно закрепленных на внутренней поверхности корпуса форсажной камеры сгорания.
Недостатком данного фронтового устройства является большая потеря полного давления в форсажной камере сгорания на бесфорсажных режимах работы ГТД, обусловленная наличием плохообтекаемых тел в потоке, а именно стабилизаторов пламени, а также коллекторов для подвода топлива с топливными форсунками.
Техническим результатом изобретения является снижение потерь полного давления за счет выполнения стабилизаторов пламени в форме удобообтекаемых тел с организацией вдува струй воздуха и топлива с их поверхности на форсажных режимах работы ГТД.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном фронтовом устройстве форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоящем из стабилизаторов пламени, консольно закрепленных на внутренней поверхности корпуса форсажной камеры сгорания, согласно изобретению стабилизаторы пламени выполнены в форме полых удобообтекаемых тел с закрытой нижней частью, внутренняя полость стабилизаторов разделена на N продольных каналов с возможностью подвода в них воздуха и топлива, на боковых стенках каналов по всей длине выполнены отверстия.
Указанный технический результат достигается тем, что подводы воздуха и топлива выполнены в верхней части стабилизаторов пламени.
Сущность изобретения заключается в том, что стабилизаторы пламени выполнены в форме полых удобообтекаемых тел с закрытой нижней частью, внутренняя полость стабилизаторов разделена на N продольных каналов с возможностью подвода в них воздуха и топлива, на боковых стенках каналов по всей длине выполнены отверстия.
Выполнение стабилизаторов пламени в форме удобообтекаемых тел обеспечивает их безотрывное обтекание на бесфорсажных режимах работы ГТД, что позволяет снизить потери полного давления [Аэродинамика тел простейших форм. К.П. Петров. - М.: Факториал, 1998. - С. 43]. На форсажных режимах работы ГТД в проточную часть форсажной камеры сгорания через отверстия на боковых стенках каналов вдуваются струи воздуха для создания зон рециркуляционного течения, и в эти зоны впрыскивается топливо, т.е. стабилизаторы пламени выполняют роль топливных коллекторов. Отсутствие отдельных топливных коллекторов в потоке газа позволяет дополнительно снизить потери полного давления.
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Фронтовое устройство форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя приведено на фиг. 1, где обозначено следующее: 1 - корпус форсажной камеры сгорания, 2 - стабилизатор пламени, 3 - узел подвода, 4 - отверстия, 5 - каналы.
Узел подвода 3 предназначен для подвода воздуха и топлива в каналы 5. Он может быть выполнен, например, в виде штуцеров [Турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой сгорания РД-33-2С. Учебное пособие под редакцией В.В. Кулешова. - М.: ВВИА им Н.Е. Жуковского, 1986. - С. 119, рис. 6.2 поз. I]. Отверстия 4 предназначены для вдува струй воздуха и впрыска топлива в проточную часть форсажной камеры сгорания. Причем отверстия для вдува струй воздуха могут быть выполнены в виде щелей, а отверстия для впрыска топлива могут быть выполнены в виде дюз.
Фронтовое устройство форсажной камеры сгорания работает следующим образом. При включении форсажа в N1 каналы 5 стабилизаторов подается воздух, который выдувается через отверстия 4 в боковых стенках стабилизаторов в поток газов в виде плоских струй. С подветренной стороны струй (стороны струи, противоположной той, на которую набегает поток газов) образуются зоны рециркуляционного течения, аналогичные зонам, образующимся в следе за плохообтекаемым телом, в которых становится возможной стабилизация фронта пламени. В N2 каналы 5, где N≥N1+N2, стабилизаторов подается топливо, которое распыляется через отверстия в боковых стенках стабилизаторов и сгорает в зонах рециркуляционного течения, образованных струями воздуха. Таким образом обеспечивается работа форсажной камеры, аналогично известной. При выключении форсажа подача воздуха и топлива в полости стабилизаторов пламени прекращается. На бесфорсажных режимах работы ГТД стабилизаторы пламени находятся в потоке газов и создают малые потери полного давления.
1. Фронтовое устройство форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоящее из неподвижных стабилизаторов пламени, выполненных в форме удобообтекаемых тел и консольно закрепленных на внутренней поверхности корпуса форсажной камеры сгорания, отличающееся тем, что стабилизаторы пламени выполнены полыми и закрыты в нижней части, внутренняя полость стабилизаторов разделена на N продольных каналов с возможностью подвода в них воздуха и топлива, а на боковых стенках каналов по всей длине выполнены отверстия.
2. Фронтовое устройство по п. 1, отличающееся тем, что подводы воздуха и топлива выполнены в верхней части стабилизаторов пламени.
