Повітряно-реактивний двигун

Повітряно-реактивний двигун, який включає газогенератор з турбіною та камерою згоряння, вільну турбіну та вихлопний патрубок, який відрізняється тим, що встановлено додаткову вільну турбіну, при цьому обидві вільні турбіни є тангенціальними і встановлені на спільному валу, який є перпендикулярним до вала газогенератора, а камера згоряння газогенератора виконана з двох окремих камер згоряння, при цьому тангенціальні турбіни встановлені після камер згоряння газогенератора. Корисна модель відноситься до галузі газотурбінних двигунів і може бути використана для встановлення на гелікоптери нового покоління, а також для модернізації існуючих моделей гелікоптерів. Відомо повітряно-реактивний двигун, який містить газогенератор, вільну турбіну та вихлопний патрубок (див. Скубачевский С.Г. Теория и расчёт авиационных двигателей - М., «Наука», 1978, стор. 16-17). Крутний момент з валу осьової вільної турбіни передається на вал повітряного гвинта за допомогою редуктора. За наявності великої різниці між частотою обертів валу вільної турбіни та валу гвинта використовується редуктор складної будови. Недоліком відомої конструкції є великі оберти валу вільної турбіни, що вимагає використання редуктора, який при цьому створює шумові ефекти, а також взаємно перпендикулярне розташування валів осьової вільної турбіни та повітряного гвинта, яке викликає потребу у конічних зубчатих передачах. Відомо повітряно-реактивний двигун (Турбовальный двигатель ТВЗ-117: руководство по технической эксплуатации 078.00.00.00 РЭ1, 1978), взятий як прототип, що містить газогенератор, вільну турбіну та вихлопний патрубок. Газ після виходу з газогенератору, що складається з багатоступеневого компресора, камери згоряння та турбіни, поступає до соплового апарату осьової вільної турбіни, де відбувається його прискорення та зміна напрямку течії. У робочому колесі осьової вільної турбіни газ розширюється та виконує механічну роботу, створюючи крутний момент на валу вільної турбіни. До недоліків відомої конструкції можна віднести те, що вільна турбіна розташована після турбіни газогенератора. Як наслідок газ на вході в вільну турбіну має досить низькі температуру та тиск, бо робота, що виконується газом в турбінах газогенератора, призводить до зниження температури та тиску. В цьому випадку робочий тиск на лопатки вільної турбіни недостатній. Такі температура та тиск, як і сама конструкція проточної частини осьової вільної турбіни дають низьку результуючу силу тиску газу на робочі лопатки, тому для зняття з турбіни необхідного крутного моменту необхідно, щоб вільна турбіна працювала на високих обертах. Для передачі таких обертів на вал повітряного гвинта встановлюють понижуючий редуктор складної конструкції. Недоліком такої конструкції двигуна є також те, що вал осьової вільної турбіни є перпендикулярним до валу повітряного гвинта, тому для передавання обертів встановлені конічні шестерні для зміни площини обертання, що також ускладнює конструкцію. Задачею корисної моделі є удосконалення повітряно-реактивного двигуна шляхом використання тангенціальних вільних турбін з одночасним суміщенням площини обертів вала вільної турбіни і площини обертів вала повітряного гвинта, що забезпечує зниження обертів вала вільної турбіни за рахунок збільшення результуючої сил тиску газу на робочі органи вільної турбіни, а також спрощує конструкцію двигуна. Поставлена задача вирішується тим, що в повітряно-реактивному двигуні, який включає газогенератор з турбіною та камерою згоряння, вільну CD О 5196 турбіну та вихлопний патрубок, відповідно до корисної моделі, встановлено додаткову вільну турбіну, при цьому обидві вільні турбіни є тангенціальними і встановлені на спільному валу, який є перпендикулярним до вала газогенератора, а камера згоряння газогенератора виконана з двох окремих камер згоряння, при цьому тангенціальні турбіни встановлені після камер згоряння газогенератора. Застосування в схемі повітряно-реактивного двигуна тангенціальних вільних турбін призводить до зниження частоти обертів валу вільної турбіни. Використана тангенціальна турбіна з розділяючими лопатками (наприклад по а.с. СРСР №1241781, МПК F02C 3/00, F01D 1/34; 13.07.1983 г.), має високі показники коефіцієнта корисної дії при низьких (від 10 до 100 Гц) обертах вала та досить малих лінійних розмірах. В тангенціальній турбіні досягається велика результуюча сил тиску газу на робочі органи, тому що стиснутий газ спрямовується по профільованій проточній частині статору турбіни. Крім того, в двигуні, що заявляється, тангенціальні турбіни встановлюються після камер згоряння, що дозволяє уникнути втрат температури та тиску в турбіні газогенератору. Це також призводить до збільшення результуючої сил тиску газу на робочі лопатки. Збільшення результуючої сил тиску газу при незмінному крутному моменті обумовлює підвищений к.к.д. тангенціальної вільної турбіни та необхідні оберти вала, що дозволяє передавати ці оберти на вал повітряного гвинта або взагалі без додаткового редуктору, або максимально спростити його конструкцію. При встановленні тангенціальних вільних турбін таким чином, що їх вал перпендикулярний до валу газогенератора, площина дії крутного моменту валу вільної турбіни співпадає з площиною дії крутного моменту валу повітряного гвинта, тому нема потреби у додатковій конічній передачі. 4 Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг.1 показано схема поздовжнього розрізу двигуна, що заявляється, на Фіг.2 - поперечний розріз тангенціальної турбіни. У наведеній схемі (Фіг. 1) показано камери згоряння 1 і 2, з'єднані з тангенціальними турбінами З і 4; вал 5 є спільним для обох тангенціальних турбін та з'єднаний з валом повітряного гвинта або, за потреби, з валом редуктора (на схемі не показано). Турбіни 3, 4 з'єднані з турбіною газогенератору 6 перехідниками 7. Після турбіни газогенератору встановлено вихлопний патрубок 8. З креслення видно, що вал турбіни газогенератору 9 є перпендикулярним до валу 5 тангенціальних турбін. Тангенціальна турбіна (Фіг.2) містить профільований статор 10 з впускним вікном 11, випускним вікном 12 та розділяючими лопатками 13, та ротор турбіни з робочими органами 14. Газ поступає з останнього ступеню компресора (на схемі не показаний) до камер згоряння 1, 2, де відбувається підвищення температури та тиску газу. З камер згоряння газ поступає до тангенціальних турбін 3, 4, через впускні вікна 11. Завдяки різниці тиску на передньому та задньому зрізах розділяючих лопаток 13, який створюється в профільованому статорі 10, утворюється результуюча сила, яка діє на робочі органи 14, та завдає потрібного корисного крутного моменту на валу 5. Відпрацьований газ виводиться з турбін 3, 4 через випускне вікно 12, та через перехідники 7 потрапляє до турбіни газогенератору 6. З турбіни газогенератору газ через вихлопний патрубок 8 виводиться до атмосфери. Використання наведеної корисної моделі призводить до зниження частоти обертів валу вільної турбіни в 10-15 разів, зниження маси двигуна в цілому на 10-12%, а також до підвищення загального к.к.д. двигуна на 0,5-0,7%. Фіг.1 5196 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А Крулевский Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м К и ї в - 4 2 , 01601