Особенности конструкций камер сгорания ГТД.

 

По мере развития ГТД конструкция камер сгорания непрерывно совершенствуется. Многие элементы камер сгорания имеют строго индивидуальные особенности, к ним можно отнести конструкцию фронтового устройства, топливных форсунок, тип воспламенителей и распределение отверстий подвода вторичного воздуха в жаровой трубе.

Дальнейшее совершенствование конструкции камер сгорания в настоящее время обусловлено необходимостью снижения выбросов вредных веществ, требованием высокой надежности, долговечности и компактности. С этой целью создаются камеры сгорания с регулируемым расходом воздуха, с двухзонным горением и с использованием схемы снижения подготовленных «бедных» горючих смесей.

Схема и конкретный тип камеры сгорания определяются конструкцией двигателя. В полноразмерных авиационных двигателях применяются камеры сгорания прямоточной схемы. В малогабаритных двигателях больше не используются противоточные кольцевые камеры сгорания.

 

Кольцевые камеры сгорания

 

В ГТД наиболее широко применяются кольцевые и трубчато-кольцевые типы камер сгорания.

На рис.2.1 представлена схема кольцевой камеры сгорания высокотемпературного двигателя АЛ-31ф.

В данной камере сгорания преобладает перфорированная часть жаровой трубы, которая обеспечивает подвод охлаждающего вторичного воздуха. Для обеспечения процесса сгорания в жаровой трубе выполнены основные отверстия зоны горения, а для выравнивания температурных полей – два ряда отверстий смесителя. Фронтовое устройство выполнено в виде лопаточного завихрителя с трапециевидными выходными патрубками наружной втулки завихрителя.

Характерным представителем кольцевых камер является также камера сгорания двигателя НК-86, показанная на рис.2.2.

Камера сгорания включает наружный корпус 5, жаровую трубу 6, внутренний корпус 8 и два воспламенителя. Корпус камеры сгорания является силовой (несущей) частью двигателя и воспринимает силы и моменты, возникающие при работе двигателя. Основные узлы камеры сгорания изготовлены из жаростойкой стали.

Наружный корпус 5 камеры сгорания представляет собой сварной узел, основными деталями которого являются две оболочки и два крепежных фланца. Передним фланцем корпус камеры сгорания крепится к направляющему аппарату последней ступени компрессора, а задним к сопловому аппарату турбины. На корпусе камеры сгорания имеются

 

Камера сгорания двигателя высокотемпературного ТРДД

 

Рис.2.1

1 – фронтовое устройство; 2, 4 – отверстия для подвода воздуха в зону горения

3, 5 – отверстия для подвода воздуха в зону смешения

 

фланцы крепления фиксаторов камеры сгорания и воспламенителей, фланец подвода топлива, а также штуцера для замера параметров воздуха за компрессором. В нижней части корпуса камеры сгорания приварен дренажный бачок для слива несгоревшего топлива после вынужденной остановки двигателя. Внутренний корпус камеры сгорания состоит из кожуха 8 с двумя фланцами. Для повышения жесткости к кожуху приварены три усиливающих кольца 9.

 

 

Рис.2.2. Кольцевая камера сгорания двигателя НК-8.

 

Жаровая труба 6 – кольцевого типа, состоит из кольцевого блока форсунок 2, наружной и внутренней стенок. В головочной части жаровой трубы имеются воздухопроводящие отверстия 3. К наружной стенке приварены двенадцать втулок фиксаторов для подвески жаровой трубы. Подвеска жаровой трубы осуществляется фиксаторами 4, каждый из которых крепится к фланцу. На конусе фиксаторов впрессован сферический вкладыш, обеспечивающий температурное смещение головки жаровой трубы. Подвод топлива в камеру сгорания осуществляется через два контура 139-ю одноканальными форсунками центробежного типа. Форсунки расположены в общем кольцевом блоке равномерно в два ряда по окружности в шахматном порядке. По наружному ряду расположено 70 форсунок, из них 35 форсунок (через одну) предназначены для обеспечения работы 1-го контура, а остальные 35 – для работы 2-го контура. По внутреннему ряду расположены 69 форсунок только 2-го контура.

Наличие двух контуров подвода топлива обеспечивает плавное изменение расхода и качественный распыл топлива в широком диапазоне изменения работы двигателя.

Сжатый в компрессоре воздух поступает в диффузор, образованный стенками наружного и внутреннего корпусов, и обтекает жаровую трубу. Около 20% воздуха направляется в фигурные отверстия блока форсунок, закручивается в завихрителях форсунок и, перемешиваясь с распыленным топливом, поступает в зону горения жаровой трубы. Около 30% воздуха проходит через отверстия 3 кольцевой головки жаровой трубы. Топливо сгорает в промежутке между блоком форсунок и смесительными патрубками 7. Смесительные патрубки служат для подачи воздуха, идущего на снижение температуры горячих газов и создание необходимого температурного поля на выходе из камеры сгорания. Оставшаяся часть воздуха идет на охлаждение стенок жаровой трубы, колец и лопаток 1 ступени соплового аппарата турбины. Зажигание топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя производится двумя воспламенителями факельного типа, расположенными сверху на корпусе под углом 38⁰ вправо и влево от вертикальной оси двигателя.