Рабочий процесс в форсажных камерах

Назначение и схема ФК. ФК предназначена для дополнительного сжигания топлива с целью увеличения тяги двигателя (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Схема форсажной камеры: 1 – диффузор; 2 – воспламенитель; 3 – топливные коллекторы с форсунками; 4 – стабилиза­торы пламени; 5 – тепловиброзащитный экран; 6 – теплозащитный кожух (капот)

Особенности рабочего процесса в ФК:

1. Коэффициент избытка воздуха в форсажной камере α_ФК = 1,1…1,8
(  = 1800…2200 К), следовательно:

– нет необходимости в разделении потока;

– повышаются требования к равномерности распределения топлива в потоке

Отсутствие подвижных элементов ГТ позволяет реализовать подогрев без охлаждения газа до температуры , но при этом необходимо охлаждать элементы ФК и защищать элементы конструкции ЛА от нагретых частей ФК.

2. Благодаря высокой температуре в ФК обеспечивается хорошая испаряемость топлива, поэтому достаточно небольших зон обратных токов, реализуемых уголковыми стабилизаторами пламени.

3. Скорость на выходе из ГТ 250…350 м/с, поэтому для снижения гидравлических потерь и повышения стабильности горения необходимо снижать скорость на входе в ФК до 130…170 м/с в диффузоре.

4. Вследствие меньшей, чем в основной КС концентрации кислорода О₂, ухудшается первичное воспламенение при включении ФК, поэтому необходим мощный воспламенитель.

Работа ФК.

Через кольцевые коллекторы с форсунками 3, расположенные перед стабилизаторами пламени 4 (см. рис. 1.8), впрыскивается топливо навстречу потоку. Часть топлива, в жидкой фазе, формирует защитную пленку на поверхности стабилизаторов, которая, стекая на заднюю кромку, образует богатую смесь в зоне обратных токов за стабилизаторами и улучшает горение.

При запуске ФК топливовоздушная смесь поджигается с помощью воспламенителя 2. Горение начинается непосредственно за стабилизаторами пламени, а затем пламя уносится потоком в зону горения.

Для обеспечения полного сгорания топлива длина ФК L _ФК должна составлять 2,2…3,5 диаметра ФК. Для уменьшения габаритов ФК делают меньшей длины L _ФК = 1,5…2,0 диаметра ФК, при этом снижается полнота сгорания топлива η_г.ф до 0,92…0,95 (в основной КС η_г ≥ 0,99).

Для предохранения стенок ФК от прогара и гашения вибраций устанавливают специальный экран 5, омываемый со стороны наружной стенки ФК относительно «холодным» газом, который также, проходя через перфорацию
в экране, создает защитную пленку на внутренней поверхности экрана.

Для гашения вибраций, возникающих при горении ТВС в большом объеме, экран выполнен в виде гофрированной поверхности.

Снаружи стенка ФК охлаждается наружным атмосферным воздухом М _в.н, подаваемым под капот 6, который защищает элементы конструкции ЛА от зоны высоких температур.