ДВУХКОНТУРНЫЙ ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к авиационному двигателестроению, в частности к двухконтурным турбореактивным двигателям с форсажной камерой сгорания.
Известен двухконтурный турбореактивный двигатель, содержащий компрессор низкого давления, турбокомпрессор высокого давления и форсажную камеру, сообщенную с компрессором низкого давления через карманы смесителя, при этом, отношение выходной площади карманов смесителя к площади наружного контура перед карманами выбрано в пределах 0,20-0,35. [1]
Недостатком данного двигателя является малое гидравлическое сопротивление наружного контура и, как следствие, слабое демпфирование возмущений и колебаний давления, возникших в форсажной камере и влияющих на устойчивость работы компрессора низкого давления и двигателя в целом, особенно на динамических режимах.
Задача полезной модели - оптимизация работы форсажной камеры на динамических режимах, повышение устойчивости работы компрессора низкого давления и двигателя в целом.
в
н.к.
Эта задача достигается тем, что в двухконтурном турбореактивном двигателе, содержащем компрессоры низкого и высокого давления, турбины высокого и низкого давления, форсажную камеру и смеситель, содержащий карманы, образующие чередующиеся каналы внутреннего и наружного контуров, карманы закреплены на корпусе смесителя, а для двигателя выполняется соотношение 0,35<S/S≤0,8, где
в
S - суммарная выходная площадь карманов смесителя;
Н.k.
S - площадь наружного контура перед карманами смесителя.
в
н.к.
Новым здесь является то, что для двигателя выполняется соотношение 0,35<S/S≤0,8, где
в
S - суммарная выходная площадь карманов смесителя;
Н.k.
<
S - площадь наружного контура перед карманами смесителя, при этом, карманы закреплены на корпусе смесителя. -
Карманы смесителя, образующие чередующиеся каналы внутреннего и наружного контуров, препятствуют прохождению колебаний давления из форсажной камеры в наружный контур и могут быть закреплены на корпусе смесителя и опоре турбины.
Интервал отношения суммарной выходной площади карманов смесителя к площади наружного контура перед карманами в пределах от 0,35 до 0,8 может быть определен экспериментально, а может быть рассчитан теоретически, причем площадь наружного контура определена в сечении нормальном к линиям тока перед входом в* карманы, это обусловлено тем, что именно такое сечение более точно определяет расходные характеристики канала.
В гидроаэромеханике, линией тока считается линия, в каждой точке которой касательная к ней совпадает по направлению со скоростью частицы жидкости в данный момент времени. Совокупность линий тока позволяет наглядно представить в каждый данный момент времени поток жидкости.
На фиг.1 показан продольный разрез двигателя;
На фиг.2 - вид сзади на смеситель;
На фиг.3 показан продольный разрез смесителя.
Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит компрессор низкого давления 1, выход из которого соединен с трактами внутреннего 2 и наружного 3 контуров. Во внутреннем контуре 2 расположены компрессор высокого давления 4, камера сгорания 5, турбина высокого давления 6, жестко соединенная с компрессором высокого давления 4. С компрессором низкого давления 1 жестко соединена турбина низкого давления 7. Выход из
турбины низкого давления 7 и выход из наружного контура 3 соединены через смеситель 8 с форсажной камерой 10, снабженной антивибрационным демпфером 11. В наружном контуре 3 установлен воздухо-воздушный теплообменник 12, который охлаждает воздух, идущий на охлаждение турбин, воздухом наружного контура.
Воздух, сжатый компрессором 1, поступает частично в наружный контур 3, частично во внутренний контур 2 - в последовательно установленные компрессор высокого давления 4, камеру сгорания 5, турбины высокого 6 и низкого 7 давления и далее в форсажную камеру 10. Воздух, проходящий по наружному контуру 3 через теплообменник 12 и карманы 9 смесителя 8 также поступает в форсажную камеру 10. Карманы 9 смесителя 8 являются эффективным гидравлическим сопротивлением, препятствующим прохождению колебаний давления из форсажной камеры 10 в наружный контур 3. Интервал отношения суммарной выходной площади карманов смесителя к площади наружного контура перед карманами в пределах от 0,35 до 0,8 определен экспериментально, причем правая граница (0,8) определяется из условия эффективного ослабления колебаний давления в карманах смесителя, а левая граница (0,35) определяется из условий оптимизации гидравлических потерь во внешнем контуре.
Приведем пример конкретного выполнения смесителя:
Σкарм
2
Пример: Рассмотрим смеситель у которого суммарная выходная площадь карманов смесителя S=897,4см.
Площадь наружного контура определена в сечении ВС (фиг.3) нормальном к линиям тока перед входом в карманы. В т. В карман приваривается к фланцу 13, т.е. т. В является началом кармана.
H.K
2
Площадь наружного контура перед входом в карманы составляет s=2383,56 см.
Тогда, отношение выходной площади карманов смесителя к площади наружного контура перед карманами, в данном примере, составляет:
Σкapм
H.K
S/S=897,4/2383,56=0,3765.
Таким образом, вышеуказанное выполнение карманов смесителя форсажной камеры позволяет оптимизировать работу форсажной камеры на динамических режимах и повысить устойчивость работы компрессора низкого давления и двигателя в целом.
Источники информации:
1. Патентный документ RU 2117804 Cl, F 02 К 3/10, опубл. 20.08.1998г. бюл. №28 за 2003 г.