МАЛОРАЗМЕРНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области авиадвигателестрения, а именно к малоразмерным газотурбинным двигателям и может быть использована, например, в качестве основного или маневрового двигателя дистанционно пилотируемого летательного аппарата, а также как привод электрогенератора для питания маломощных электронных систем летательного аппарата.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является малоразмерный газотурбинный двигатель, содержащий центробежный компрессор, укрепленный на его рабочем колесе корпус, выполненный в виде цилиндрического барабана, на внутренней поверхности которого размещены лопатки, при этом корпус с лопатками образуют турбину, а так же камеру сгорания. Вал центробежного компрессора консольно закреплен в опорах с подшипниками качения. [1]
Недостатком конструкции известного газотурбинного двигателя является невозможность уменьшения его габаритов при сохранение высокой эффективности, так как ограничения по рабочим оборотам ротора, связанные с использование подшипников качения в опорах вала, снижают эффективность работы центробежного компрессора при уменьшение габаритов двигателя, что приводит к нестабильности процесса горения в камере сгорания. Большая относительная длина камеры сгорания требует высокой точности балансировки вращающихся элементов конструкции. Консольная схема закрепления вала двигателя снижает ресурс вала. К недостаткам известного двигателя относятся также значительные потери на трение в опорах центробежного компрессора..
Целью настоящей полезной модели является уменьшение габаритов двигателя при сохранении значений его к.п.д. и удельной мощности, снижение потерь на трение в опорах центробежного компрессора.
Поставленная цель достигается тем, что в малоразмерном газотурбинном двигателе, включающем корпус, центробежный компрессор, центробежную турбину и камеру сгорания, двигатель дополнительно снабжен стартером, а центробежная турбина выполнена в виде диска с размещенными на его периферии лопатками. Центробежная турбина установлена на одном валу с центробежным компрессором. Вал центробежного компрессора закреплен в опорах на магнитном подвесе, выполненном на постоянных магнитах. Камера сгорания выполнена в виде плоского канала, образуемого центробежной турбиной и корпусом.
На фиг.1 изображена конструктивная схема установки
Малоразмерный газотурбинный двигатель содержит корпус 1, входной аппарат 2, стартер 3, центробежный компрессор 4, закрепленную на рабочем колесе центробежного компрессора центробежную турбину, выполненную в виде диска 5, по периферии которого размещены лопатки 6, камеру сгорания 7, образуемую нижней частью корпуса 1 и диском 5, канал подачи горючего 8, электрод 9. Центробежный компрессор 4 и стартер 3 установлены на валу 10, закрепленном в магнитных опорах 11, 12 и 13.
Двигатель работает следующим образом. Для запуска двигателя на стартер 3 подается электрический ток от внешнего источника питания. Стартер 3 раскручивает центробежный компрессор 4. В центробежном компрессоре 4 происходит сжатие засасываемого через входной аппарат 2, воздуха и повышение его кинетической энергии. Из компрессора 4 воздух поступает в камеру сгорания 7, в которую через канал 8 подается горючее. При этом образуется топливная смесь. Для воспламенения топливной смеси в камере сгорания 7 на электроды 9 от внешнего источника питания подают серию электрических импульсов. Топливная смесь и продукты ее сгорания движутся в камере сгорания 7 по спирали к периферии вращающегося диска 5 и попадают на лопатки турбины 6, приводящей в движение через диск 5 центробежный компрессор 4. Далее продукты сгорания истекают в окружающую среду через каналы, образованные лопатками 6 центробежной турбины, создавая тяговое усилие.
Предлагаемое выполнение малоразмерного газотурбинного двигателя позволяет в 4 раза увеличить путь, проходимый топливной смесью в камере сгорания и обеспечить тем самым необходимое время пребывания в камере для поддержания и стабилизации процесса горения при меньшем ее объеме, по сравнению с известным двигателем.
Применение магнитного подвеса позволяет снизить потери на трение в опорах вала двигателя, значительно упростить конструкцию двигателя в целом, при этом отпадает необходимость принудительного охлаждения опор.
Использование симметричной схемы установки опор и отказ от консольного закрепления вала позволяют упростить балансировку диска и центробежного компрессора, а размещение лопаток турбины по периферии диска, в одной плоскости с лопатками компрессора, позволяет увеличить вращающий момент на валу двигателя до 1,5 раз.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №807722, УДК 621.438/088.8/, опубл. 1980.