ЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ

Полезная модель относится к области машиностроения, точнее к конструкции форсажной камеры газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного.
Форсажная камера устанавливается за последней ступенью турбины двигателя, в ней сжигается дополнительное количество топлива, в результате чего температура газа достигает 2000…2200 К. Это приводит к необходимости установки теплозащитных и антивибрационных экранов в жаровую трубу для защиты от горячего газа (С.А. Вьюнов. "Конструкция и проектирование авиационных ГТД", М., Машиностроение, стр. 444, рис. 9.2).
Снаружи оболочка жаровой трубы обдувается воздухом, отбираемым от внешнего потока. Изнутри - проходящим между оболочкой и экранами воздухом. Однако кроме оболочки необходимо защитить от перегрева и сам теплозащитный или антивибрационный экраны. Для этого применяют конвективно-пленочное охлаждение щелевого, терочного типа или мелкоперфорированные стенки (С.А. Вьюнов, там же, стр. 459, рис. 9.18; 9.19).
Известна выбранная в качестве прототипа жаровая труба форсажной камеры сгорания, двигателя РД-33, с четырьмя поясами секций теплозащитного экрана, последовательно расположенных вдоль оси форсажной камеры. Пояса экрана состоят из двадцати четырех перфорированных и гофрированных секций, опирающихся по краям друг на друга (Турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой сгорания РД33-2С. (Учебное пособие. / Под ред. В.В. Кулешова; Воен.-возд. инж. акад. им. Н.Е. Жуковского. - М.; ВВИА, 1986, стр. 121).
Недостатком прототипа полезной модели являются соединения секций, при котором соединительные участки продольных замков секций одного пояса экрана чередуются, как отогнутые внутрь или наружу по отношению к линии соединения. Когда внутренние участки соединения, деформируясь под действием высокой температуры, оказываются в потоке горячего газа и плохо охлаждаются, перегрев приводит к их частичному или полному выгоранию. Замена дефектной секции экрана требует демонтажа нескольких соседних секций.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности и эффективности тепловой защиты форсажной камеры. Технический результат - увеличение ресурса и сокращение трудозатрат при ремонте за счет изменения конструкции.
Решение поставленной задачи достигается тем, что каждый соединительный участок замка на боковой поверхности секции экрана выполняется с наклоном, при котором каждая начальная по потоку воздуха кромка соединительного участка оказывается от оси двигателя над предыдущим соединительным участком в потоке охлаждающего воздуха, а выходная кромка - под следующим участком с внутренней стороны форсажной камеры, закрывая его от потока горячего газа и пропуская в зазор между участками холодный воздух пленочного охлаждения. Гарантированный зазор между участками замков обеспечивается выступами материала на поверхности соединительного участка. С этой же целью выполнены выступы по окружности передней части секции экрана, обеспечивающие зазор между секциями соседних поясов экрана.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлены:
Фиг. 1. Фрагмент двух секций одного пояса экрана с замком соединения.
Фиг. 2. Поперечный разрез замка соединения.
Защитный экран форсажной камеры состоит из поясов перфорированных и гофрированных секций, опирающихся по краям друг на друга, причём по окружности передней части секции экрана выполнен выступ, каждый соединительный участок замка на боковой поверхности секции экрана выполнен с наклоном, причем каждая начальная от оси двигателя кромка соединительного участка замка расположена над предыдущим соединительным участком, в потоке охлаждающего воздуха, а каждая выходная кромка соединительного участка замка расположена под следующим соединительным участком замка, с внутренней стороны форсажной камеры, зазор между участками замков обеспечивается выступами, выполненными на поверхности соединительного участка замка
На фиг. 1 представлен фрагмент принципиальной конструкции замка соединения двух секций одного пояса экрана. При этом соединительные участки замков левой и правой сторон на каждой секции экрана смещены на половину шага друг относительно друга, что обеспечивает собираемость при замене только одной секции экрана без демонтажа соседних. Выступы 1 обеспечивают заданный зазор в замке для похождения охлаждающего воздуха между соединительными участками. Выступы 2 обеспечивают зазор между секциями соседних поясов экрана.
На фиг. 2 представлена часть поперечного разреза замка соединения соседних секций экрана. Начальная 3 и выходная 4 кромки каждого соединительного участка замка, разделенного от соседнего участка поперечными прорезями, отгибаются от оси двигателя в разных направлениях от средней линии соединения. Величина отклонения определяется необходимым гарантированным зазором для прохода охлаждающего воздуха и обеспечивается величиной выступа материала 1.
В отличие от прототипа, где соединительные участки продольных замков одного пояса экрана чередуются как отогнутые внутрь или наружу по отношению к линии соединения, в предлагаемой полезной модели за счет наклона каждого соединительного участка замка начальная кромка 3 оказывается в потоке охлаждающего воздуха, проходящего между экраном и корпусом форсажной камеры, а выходная кромка 4 конвективно охлаждается снаружи экрана и защитной пленкой охлаждающего воздуха с внутренней стороны форсажной камеры.
С этой же целью выполнены выступы 2 по окружности передней части секций экрана, обеспечивающие зазор между секциями соседних поясов экрана.
Замена дефектной секции экрана после демонтажа фиксирующих пальцев (условно не показаны) производится за счет свободного выдвижения секции назад по наклонным поверхностям замков без воздействия на соседние секции.
Источники информации
1. С.А. Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных ГТД. М.: Машиностроение, стр. 444, рис. 9.2.
2. С.А. Вьюнов, там же, стр. 459, рис. 9.18; 9.19.
3. Турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой сгорания РД33-2С./ Учебное пособие. / Под ред. В.В. Кулешова; Воен.-возд. инж. акад. им. Н. Е. Жуковского. - М.: ВВИА, 1986, стр. 121 - прототип.