СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ И КАМЕРА СГОРАНИЯ
METHOD OF INCREASING SURVIVABILITY OF GAS TURBINE ENGINE COMBUSTION CHAMBER

Изобретение относится к камерам сгорания (КС) газотурбинных двигателей (ГТД), а именно к устройствам для повышения живучести КС при получении пробоин осколочными поражающими элементами (ПЭ).
Известные способы повышения живучести ГТД и его элементов заключаются в постановке их бронезащиты, резервировании элементов либо экранировании жизненно важных элементов менее важными. Недостатками известных способов являются значительное увеличение массы летательного аппарата (ЛА) и сложность их осуществления в процессе эксплуатации ЛА.
Известна камера сгорания ГТД, описанная в авторском свидетельстве СССР №1282646, кл. F23R 3/26, 02.04.85, содержащая установленную в корпусе жаровую трубу, в головке которой размещено фронтовое устройство и выполнены отверстия для подвода первичного воздуха, и поворотный экран, расположенный в зоне подвода отверстий головки и имеющий отверстия, совмещаемые с последними. Поворотный экран имеет сектор конического зубчатого колеса и находящийся с ним в зацеплении сектор конического зубчатого колеса привода. При переходе КС с максимального на пониженные режимы работы увеличивается коэффициент α избытка воздуха в ней. На угол, пропорциональный этому увеличению коэффициента α, поворачивается экран и пропорционально углу поворота экрана уменьшается проходная площадь отверстий для подвода воздуха, в результате чего в зоне горения сохраняется структура течения топливовоздушной смеси и остаются неизменными значения коэффициентов избытка воздуха и полноты сгорания топлива.
Недостатком известной КС является высокая уязвимость при воздействии высокоскоростных ПЭ, в результате которого образуются повреждения в виде сквозных пробоин корпуса КС и жаровой трубы, ухудшается работоспособность и возникает опасность пожара ГТД.
Технической задачей изобретения является обеспечение эффективности работы КС с боевыми повреждениями и предотвращение пожара ГТД, т.е. повышение боевой живучести КС за счет сохранения ее термогазодинамических параметров в допустимых пределах после воздействия по ней осколочных элементов СП.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе повышения живучести камеры сгорания газотурбинного двигателя, основанном на восстановлении работоспособного состояния камеры сгорания после его нарушения в результате воздействия средств поражения, устраняются последствия повреждений корпуса камеры сгорания путем автоматического перекрытия пробоин защитным поворотным экраном, предотвращающим выброс пламени и истечение горячих газообразных продуктов сгорания в двигательный отсек, для чего повышение температуры вследствие истечения газов через пробоины фиксируют термопары, выдают сигнал на блок управления приводом зубчатого колеса и защитного поворотного экрана и осуществляют его поворот на заданный угол.
Реализуется заявляемый способ в камере сгорания ГТД, содержащей корпус с жаровой трубой, посредством дополнительной установки расположенного на внешней поверхности корпуса, по его образующей, защитного поворотного экрана с зубчатым цилиндрическим венцом, находящимся в зацеплении с зубчатым колесом привода, который осуществляет поворот защитного поворотного экрана на заданный угол. Защитный поворотный экран предотвращает истечение из камеры сгорания горячих газов через пробоины в ее корпусе, образованные осколочными поражающими элементами. Вращение привода и поворот защитного экрана осуществляется блоком управления приводом на основании полученного от установленных в двигательном отсеке термопар сигнала о резком повышении температуры из-за истечения горячих газов из камеры сгорания через полученные пробоины.
Существенным отличительным признаком заявляемого изобретения является защитный поворотный экран, применение которого в конструкции КС позволяет повысить ее живучесть и живучесть ЛА в целом за счет автоматического перекрытия пробоин, предотвращая таким образом пожар ГТД и сохраняя работоспособное состояние КС при ее поражении высокоскоростными осколками.
Анализ патентных и научно-технических источников информации не выявил аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а сравнение с прототипом позволило выявить существенный по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительный признак в заявленных способе и устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительным от прототипа признаком заявляемых способа и устройства, показал, что они не вытекают для специалиста явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствуют критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 приведен продольный разрез КС с защитным поворотным экраном; на фиг.2 - то же, сечение А-А.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА
Камера сгорания, представленная на фиг.1, содержит корпус 1, жаровую трубу 2, топливную форсунку 3 и имеет с внешней стороны по всей окружности корпуса 1, по его образующей, защитный поворотный экран 4. Экран имеет зубчатый цилиндрический венец 5, в зацеплении с которым находится зубчатое колесо 6, приводящееся во вращение приводом 7.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА
В результате воздействия осколочного ПЭ по конструкции КС в защитном экране 4, корпусе 1 и жаровой трубе 2 образуются пробоины 8, через которые происходит выброс пламени и горячих газов из КС в двигательный отсек ЛА. Экспериментальными исследованиями установлено, что нанесенные типовыми осколками пробоины корпуса КС имеют продольные и поперечные размеры порядка 10…30 мм с загнутыми вовнутрь краями и незначительными трещинами. Установленные в двигательном отсеке ЛА термопары (не показаны) фиксируют резкое повышение температуры и выдают сигнал на блок управления приводом, который осуществляет вращение привода 7 зубчатого колеса 6 с находящимся с ним в зацеплении посредством зубчатого цилиндрического венца 5 защитного поворотного экрана 4. В результате защитный экран 4 поворачивается на заданный угол α, пропорциональный размерам пробоины, закрывая своей неповрежденной частью пробоину в корпусе КС. Тем самым обеспечивается герметичность корпуса КС, сохранение ее термогазодинамических параметров в допустимых пределах и предотвращается пожар ГТД. В случае неоднократного воздействия СП защитный экран поворачивается необходимое число раз, обеспечивая высокую живучесть КС. Защитный поворотный экран изготовляется из материала, обеспечивающего его пробитие осколками без образования загибов краев пробоин в направлении разлета осколков, что не будет препятствовать его повороту относительно корпуса КС. Низкая плотность материала обеспечит малую массу поворотного экрана, а жаропрочные свойства материала предотвратят его прогорание в месте пробоины в течение времени, достаточном для возвращения ЛА на свой аэродром. Указанным требованиям удовлетворяют существующие композиционные жаропрочные материалы. Защитный экран устанавливается на корпус КС с таким минимальным зазором, который допускает свободное температурное расширение корпуса, не препятствует повороту экрана относительно корпуса, но в то же время исключает перетекание через него газов из КС.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство СССР №1282646, кл. F23R 3/26, 02.04.85 (прототип).