УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАМЕНИ В ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЕ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к газотурбинным двигателям, а именно к конструкции форсажных камер и устройств для стабилизации пламени в форсажной камере.
Известно устройство для стабилизации пламени в форсажной камере воздушно-реактивного двигателя (описание к патенту РФ на изобретение №2208204, МПК F23R 3/22, опубл. 10.07.2003).
В устройстве для стабилизации пламени использованы поворотные радиальные V-образные стабилизаторы, выводящиеся из потока на бесфорсажном режиме работы двигателя для снижения гидравлических потерь в ФК.
Недостатком данного устройства является возможность заклинивания поворотных механизмов, работающих в условиях высоких температур, а также сложность конструкции и дополнительная масса приводного механизма.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для стабилизации пламени в форсажной камере турбореактивного двигателя, содержащее корпус, в котором расположен затурбинный обтекатель с системой радиально расположенных сопел, патрубок отбора воздуха, топливную форсунку и устройство генерации газовых струй, которое установлено внутри затурбинного обтекателя и соединено с патрубком отбора воздуха (описание к патенту РФ на изобретение №2403422, МПК F23R 3/18, опубл. 10.11.2010).
Газодинамическая стабилизация пламени в форсажной камере обеспечивается применением малоразмерного газотурбинного двигателя, расположенного в затурбинном обтекателе, пламярассекателя и системы радиально расположенных сопел. Устройство позволяет исключить гидравлические потери на бесфорсажных режимах. При этом к недостаткам следует отнести пониженную эффективность горения топливовоздушной смеси, а также увеличение массы и значительное усложнение конструкции.
Техническим результатом, на который направлена полезная модель, является повышение эффективности воспламенения и горения топливовоздушной смеси за счет воздействия на нее пульсирующего течения газовых струй, при этом генератором газовых струй является камера сгорания с постоянным объемом сгорания топлива и вращающимся золотником.
Дополнительным техническим результатом является упрощение конструкции устройства за счет использования камеры сгорания с постоянным объемом сгорания топлива из-за отсутствия компрессора и турбины по сравнению с малоразмерным газотурбинным двигателем, применяемым в прототипе.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для стабилизации пламени в форсажной камере турбореактивного двигателя, содержащем корпус, в котором расположен затурбинный обтекатель с системой радиально расположенных сопел, патрубок отбора воздуха, топливную форсунку и устройство генерации газовых струй, которое установлено внутри затурбинного обтекателя и соединено с патрубком отбора, в отличие от известного, устройство генерации газовых струй выполнено в виде золотниковой камеры сгорания постоянного объема, которая соединена с соплами, а форсунка, установлена внутри патрубка отбора воздуха.
Полезная модель поясняется чертежам на которых изображены:
фиг. 1 - предлагаемое устройство;
фиг. 2 - предлагаемое устройство с золотниковой камерой сгорания постоянного объема с продольной осью вращения;
фиг. 3 - предлагаемое устройство с золотниковой камерой сгорания постоянного объема с поперечной осью вращения.
Устройство для стабилизации пламени в форсажной камере турбореактивного двигателя (фиг. 1) содержит корпус 1 форсажной камеры, в котором расположен затурбинный обтекатель 2.
Устройство 3 генерации газовых струй выполнено в виде золотниковой камеры сгорания постоянного объема. Конструкция золотниковой камеры сгорания постоянного объема, например, с продольной осью вращения представлена в патенте РФ на изобретение №2440501, МПК F02C 5/02, опубл. 20.01.2012 (фиг. 2), а с поперечной осью вращения, представлена, например, в патенте РФ на изобретение №2196906, МПК F02C 5/02, опубл. 20.01.2003 (фиг. 3).
Золотниковая камера сгорания постоянного объема расположена в затурбинном обтекателе 2 и соединена с одной стороны с патрубком 4 отбора воздуха из наружного или внутреннего контура двигателя (в зависимости от конструкции двигателя), а с другой стороны с системой радиально расположенных сопел 5.
Внутри патрубка 4 отбора воздуха перед золотниковой камерой сгорания постоянного объема установлена топливная форсунка 6.
Устройство для стабилизации пламени в форсажной камере турбореактивного двигателя работает следующим образом.
При работе турбореактивного двигателя воздух из наружного или внутреннего контура двигателя, поступающий по патрубку 4 отбора воздуха, смешивается с топливом, подаваемым форсункой 6. Образовавшаяся топливовоздушная смесь поступает в золотниковую камеру сгорания постоянного объема 3. Топливовоздушная смесь воспламеняется от дежурного факела пламени, а на запуске - от свечи (на чертеже не показаны), и сгорает в замкнутом объеме с повышением давления. Далее из камеры сгорания постоянного объема происходит истечение продуктов сгорания, затем продувка и наполнение свежим зарядом топливовоздушной смеси, и рабочий цикл наполнение-воспламенение-сгорание-истечение-продувка повторяется. Истекающие через радиальные сопла 5 высокочастотные газовые струи формируют в форсажной камере пульсирующую вихревую зону обратных токов для стабилизации пламени и эффективного сгорания. Частота газовых струй обеспечивается частотой вращения и количеством полостей золотника камеры сгорания постоянного объема.
На бесфорсажном режиме работы двигателя золотниковая камера сгорания с постоянным объемом сгорания топлива отключена - газовые струи не подаются - и тем самым исключается гидравлическое сопротивление форсажной камеры.
В предлагаемом устройстве для стабилизации пламени в форсажной камере турбореактивного двигателя генератором газовых струй является золотниковая камера сгорания с постоянным объемом сгорания топлива, которая за счет пульсирующего течения газовых струй обеспечивает повышенную эффективность воспламенения и горения топливовоздушной смеси в форсажной камере. Отсутствие гидравлических потерь на бесфорсажных режимах обеспечивается за счет отсутствия стабилизаторов горения и отключения генератора газовых струй.