Форсажне кільце для двоконтурного турбореактивного двигуна, форсажний пристрій і турбореактивний двигун

1. Форсажне кільце для двоконтурного турбореактивного двигуна, в якому температура потоку відпрацьованих газів, що являє собою первинний контур, перевищує температуру повітряного потоку, що являє собою вторинний контур, при цьому кільце (21) має поворотну вісь симетрії, яка збігається з віссю обертання турбореактивного двигуна, містить, з одного боку, передній кільцевий кожух, що утворює кільцевий канал, відкритий в осьовому напрямі у бік виходу, і, з іншого боку, рампу (4) паливних форсунок, розташовану у кільцевому каналі, і утворене множиною з'єднаних між собою секторів (20) кільця, кожний з яких містить сектор (1) переднього кільцевого кожуха, кожний з яких обладнаний паливним впуском (35), з'єднаним з рампою (4) паливних форсунок, яке відрізняється тим, що передня поверхня переднього кільцевого кожуха виконана з можливістю контакту з первинним потоком, причому кожний сектор (20) кільця містить з'єднувальний засіб (3), розташований у кільцевому каналі на вході рампи (4) паливних форсунок, для установки, з одного боку, паливного впуску (35) і, з іншого боку, вентиляційної камери (2), виконаної у кільцевому каналі щонайменше на частині довжини сектора переднього кільцевого кожуха і на вході рампи (4) паливних форсунок, при цьому кожний сектор (1) переднього кільцевого кожуха обладнаний впуском вторинного повітря, що виходить з вентиляційної камери (2) для охолодження рампи (4) паливних форсунок, а на виході рампи (4) паливних форсунок передбачений сектор (5) заднього кільцевого кожуха для захисту цієї рампи. 2 (19) 1 3 76298 4 нішнього кільцевого корпусу (25) на деякій відстані впуск вторинного повітря кожного сектора (1) певід нього і містить внутрішню (29) та зовнішню (27) реднього кільцевого кожуха збігається з отворами кільцеві стінки, поворотна вісь симетрії яких збігазовнішньої стінки (27). 9. Форсажний пристрій за п.8, який відрізняється ється з віссю обертання турбореактивного двигуна, при цьому зовнішня стінка і зовнішній кільцетим, що передній кільцевий кожух впирається у вий корпус формують канал вторинного контуру, спинку форсажних стояків (22), при цьому сектори зовнішня кільцева стінка (27) і внутрішня кільцева (1) переднього кільцевого кожуха з'єднані між состінка (29) формують канал первинного контуру, а бою та зі спинками форсажних стояків (22) за допристрій додатково містить форсажні стояки (22), помогою кріпильних засобів, встановлених на кріякий відрізняється тим, що зовнішня стінка (27) пильних насадках, що містять деталь з пазами, в містить отвори, а пристрій містить форсажне кільякі заходять кінці секторів (5) заднього кільцевого це (21) за одним з попередніх пунктів, закріплене кожуха. на зовнішній кільцевій стінці (27) таким чином, що 10. Турбореактивний двигун, що містить форсажпередня поверхня переднього кільцевого кожуха ний пристрій за одним з пп.8 і 9. знаходиться у контакті з первинним потоком і Даний винахід відноситься до галузі двоконтурних турбореактивних двигунів і, зокрема форсажних пристроїв. Двоконтурні турбореактивні двигуни виробляють потік відпрацьованих газів, що називається первинним контуром, температура якого перевищує температуру повітряного потоку, що називається вторинним контуром. Відомо, що двоконтурні турбореактивні двигуни містять форсажний пристрій. Даний пристрій містить зовнішній кільцевий корпус і кільцевий випускний корпус, що розташований всередині зовнішнього кільцевого корпусу на деякій відстані від нього і містить внутрішню і зовнішню кільцеві стінки, поворотна вісь симетрії яких збігається з віссю обертання турбореактивного двигуна. Зовнішня стінка і зовнішній кільцевий корпус визначають канал вторинного контуру, зовнішня кільцева стінка і внутрішня кільцева стінка визначають канал первинного контуру. За зоною першого спалення, яка виділяє потік відпрацьованих газів (первинний контур), що проходить через турбіни низького і високого тиску, турбореактивний двигун містить пристрій, в якому застосовується вприскування палива у первинний контур та у вторинний контур для допалювання. Відомі форсажні пристрої, що містять кільцевий пальник, розташований у вторинному контурі, і стояки утримання полум'я, розташовані у первинному контурі, гази якого змішуються з частиною газів вторинного контуру. Відомі також форсажні пристрої, що містять кільцевий пальник, розташований у первинному контурі. При такому розташуванні виникають сильні термічні напруження. Задачею даного винаходу є удосконалення відомого форсажного пристрою. Даний винахід відноситься до форсажного кільця для двоконтурного турбореактивного двигуна, в якому потік відпрацьованих газів, що називається первинним контуром, знаходиться під дією більш високої температури, ніж повітряний потік, що називається вторинним контуром, причому кільце має поворотну вісь симетрії, яка збігається з віссю обертання турбореактивного двигуна, і містить, з одного боку, передній кільцевий кожух, що утворює кільцевий канал, відкритий в осьовому напрямі у бік виходу, і, з іншого боку, рампу палив них форсунок, розташовану у кільцевому каналі, при цьому кільце утворене множиною з'єднаних між собою секторів кільця, кожний з яких містить сектор переднього кільцевого кожуха, кожний з яких обладнаний впуском палива, з'єднаним з рампою паливних форсунок. Відповідно до головної відмітної ознаки даного винаходу передня (або зовнішня) поверхня переднього кільцевого кожуха виконана з можливістю контакту з первинним потоком. Крім того, кожний сектор кільця містить засіб з'єднання, розташований у кільцевому каналі на вході рампи паливних форсунок, призначений для розміщення, з одного боку, впуску палива і, з іншого боку, вентиляційної камери, виконаної у кільцевому каналі, щонайменше, на частині довжини сектора переднього кільцевого кожуха і на виході рампи паливних форсунок, при цьому кожний сектор переднього кільцевого кожуха обладнаний впуском вторинного повітря, що виходить з вентиляційної камери для охолоджування рампи паливних форсунок. Крім того, сектор переднього кільцевого кожуха розташований на виході рампи паливних форсунок для захисту рампи паливних форсунок. Даний винахід відноситься також до форсажного пристрою для двоконтурного турбореактивного двигуна, в якому потік відпрацьованих газів, що називається первинним контуром, знаходиться під впливом більш високої температури, ніж повітряний потік, що називається вторинним контуром, і який містить зовнішній кільцевий корпус і випускний кільцевий корпус, що знаходиться всередині зовнішнього кільцевого корпусу і на деякій відстані від нього, і містить внутрішню і зовнішню кільцеві стінки, поворотна вісь симетрії яких збігається з віссю обертання турбореактивного двигуна, при цьому зовнішня стінка і зовнішній кільцевий корпус формують канал вторинного контуру, зовнішня кільцева стінка і внутрішня кільцева стінка формують канал первинного контуру, а пристрій додатково містить форсажні стояки. Відповідно до головної відмітної ознаки даного винаходу зовнішня стінка містить отвори, а пристрій містить визначене вище форсажне кільце, закріплене на зовнішній кільцевій стінці таким чином, що передня поверхня переднього кільцевого 5 76298 6 кожуха знаходиться у контакті з первинним потодля первинного потоку після його проходження ком і впуск вторинного повітря кожного сектора через турбіни 17. Отвір 30 у зовнішній кільцевій переднього кільцевого кожуха збігається з отворастінці 27 забезпечує прохід для змішування втоми зовнішньої стінки. ринного потоку з первинним потоком у каналі 34. Додані фігури ілюструють варіанти виконання Механізм впуску палива у канал 34 забезпечує даного винаходу, які не носять обмежувального спалахування суміші первинний потік/вторинний характеру. потік/паливо, при цьому полум'я фіксується на Фіг.1А зображає двоконтурний турбореактивстояках 22 утримання полум'я. Як показано на ний двигун у розрізі. Фіг.1В, стояки закріплені на зовнішньому корпусі і Фіг.1В - частину двоконтурного турбореактивнаправлені у бік виходу під кутом по відношенню ного двигуна, показаного на Фіг.1А, у розрізі. до площини, перпендикулярної до осі обертання. Фіг.1С - сектор кільцевого пальника у першій Крім того, у вторинному контурі знаходиться кільфазі збирання відповідно до даного винаходу. цевий пальник 21, що складається з секторів кільФіг.2 - сектор кільцевого пальника у другій фаця, розташованих між стояками утримання полузі збирання відповідно до даного винаходу. м'я. Передній кільцевий кожух цього кільцевого Фіг.3 - у розрізі по А-А сектор кільцевого пальпальника захищає від форсажного полум'я і від ника, показаний на Фіг.5. високотемпературного (900°С) первинного потоку Фіг.4 - сектор кільцевого пальника, обладнарампу паливних форсунок, які вприскують паливо ний на кінцях кріпильною насадкою. у напрямі виходу для забезпечення допалювання. Фіг.5 - з боку виходу сектор кільцевого пальниДля підвищення ККД форсованого режиму кіка, обладнаний на кінцях кріпильною насадкою. льцевий пальник розміщують у первинному контуФіг.6 - загальну схему форсажного пристрою, рі. Таке розташування породжує дуже високі терщо у даному випадку не містить кільцевого пальмічні напруження на рівні кільцевого пальника. ника відповідно до даного винаходу. Тому, відповідно до даного винаходу, його викоФіг.7 - передню частину з'єднувальної насадки. нують таким чином, щоб знизити термічні напруФіг.8 - задню частину з'єднувальної насадки. ження і підвищити ККД форсованого режиму. Фіг.9 - задню частину з'єднувальної насадки, На Фіг.6 схематично у розрізі показаний форз'єднаної з вентиляційною камерою. сажний пристрій відповідно до даного винаходу. Фіг.10 - задню частину з'єднувальної насадки. Даний пристрій містить кільцевий пальник, що місКреслення в основному містять визначені тить, з одного боку, передній кільцевий кожух, який ключові елементи. У зв'язку з цим вони можуть не утворює кільцевий канал, відкритий в осьовому тільки допомогти краще зрозуміти опис, але також, напрямі у бік виходу, і, з іншого боку, рампу паливу випадку необхідності, доповнити визначення них форсунок 4, розташовану у кільцевому каналі, даного винаходу. при цьому кільцевий пальник утворений множиною На Фіг.1А схематично показаний двоконтурний з'єднаних між собою секторів кільця 20, кожний з турбореактивний двигун. яких містить сектор 1 переднього кільцевого кожуСпочатку повітря всмоктується впускним венха, при цьому кожний сектор 1 переднього кільцетилятором 11, а потім направляється у компресор вого кожуха обладнаний впуском палива 35, що низького тиску 12. Одна частина стиснутого повітз'єднується з рампою паливних форсунок 4. Перя направляється у компресор високого тиску 14, а редній кільцевий кожух може, наприклад, являти інша частина - у частину 18 турбореактивного двисобою кільцевий двогранний кут, закруглена вергуна. Після камери згоряння 16 відпрацьовані гази шина якого направлена до входу, при цьому внутнаправляються у турбіну високого тиску, а потім - у рішня пластина двогранного кута паралельна до турбіну низького тиску 17 перед тим, як потрапити осі обертання, а зовнішня пластина направлена у випускний корпус 23. Ці відпрацьовані гази з вирадіально назовні. Як показано на Фіг.6, зовнішня сокою температурою відповідають первинному кільцева стінка 27 у площині, перпендикулярній до потоку. Потік холодного повітря частини 18 турбоосі обертання, містить отвори 36, віддалені один реактивного двигуна нагрівається від контакту з від одного через рівні проміжки по всьому колу каналом 15 гарячого повітря. Нагрітий повітряний зовнішньої кільцевої стінки 27. Отвори 36 обмежепотік називається вторинним потоком. ні направленою до виходу частиною 28 труби, при Надалі з посиланням на фіг Л В наводиться цьому дана частина 28 труби з відкритими кінцями докладний опис форсажного пристрою 19. Форсавиконана формуванням у вигляді єдиної деталі, жний пристрій 19 містить зовнішній кільцевий корнаприклад, з внутрішньою кільцевою стінкою 27. пус 25 і випускний кільцевий корпус всередині зовЧастина 28 труби виконана у напрямі виходу під нішнього кільцевого корпусу і на деякій відстані від кутом відносно площини, перпендикулярної до осі нього. Обидва корпуси мають одну і ту ж поворотобертання. Кожний сектор переднього кільцевого ну вісь симетрії, що відповідає осі обертання туркожуха кільцевого пальника, зокрема, кожна зовбореактивного двигуна. Випускний кільцевий корнішня пластина кожного сектора містить отвір, пус містить внутрішню 29 і зовнішню 27 кільцеві обмежений частиною 37 труби, виконаною у настінки, поворотна вісь симетрії яких збігається з прямі входу під кутом відносно площини, перпенвіссю обертання турбореактивного двигуна, придикулярної до осі обертання. Отвір сектора передчому зовнішня стінка 27 і зовнішній кільцевий корнього кільцевого кожуха сполучають з одним з пус 25 формують канал 32 для вторинного потоку отворів зовнішньої кільцевої стінки 27 і фіксують. після його проходження через частину 18 турбоОтвір сектора переднього кільцевого кожуха реактивного двигуна, зовнішня кільцева стінка 27 і виконує роль впуску вторинного повітря і впуску внутрішня кільцева стінка 29 формують канал 34 палива у кільцевий канал, утворений сектором 7 76298 8 переднього кільцевого кожуха. В іншому варіанті основною порожниною. Повітря, що надходить отвори можна виконати таким чином, щоб відділичерез отвір сектора переднього кільцевого кожуха, ти впуск повітря від впуску палива. Впуск палива, проходить в основну порожнину, яка утворює повізокрема, здійснюється через трубу 35, яка прохотрозабірник, і направляється у бічному напрямі та дить через збіжні отвори зовнішньої кільцевої стінв кільцевому напрямі у порожнисті труби вентиляки і сектора переднього кільцевого кожуха. Труба ційної камери через їх кінці, встановлені у бічних 35 своїм кінцем сполучається зі з'єднувальною отворах з'єднувальної насадки. головкою, з'єднаною з рампою паливних форсуДля збереження рампи паливних форсунок і нок, розташованою у кільцевому каналі, обмежевентиляційної камери від зворотного полум'я і виному сектором переднього кільцевого кожуха. Рапромінювання у кільцевому каналі, обмеженому мпа 4 паливних форсунок розміщена, сектором переднього кільцевого кожуха, на виході щонайменше, на частині сектора 1 переднього рампи встановлюють сектор 5 заднього кільцевого кільцевого кожуха і виконана у вигляді труби з кожуха, що має в осьовому перерізі в основному отворами з боку виходу. Для того щоб уникнути напівкруглу форму, при цьому кінці даного перерінадмірних термічних напружень в умовах високої зу утворюють, відповідно, з кінцями пластин сектемператури, що виникають через положення кітора переднього кільцевого кожуха канали для льцевого пальника у первинному контурі, необхідпалива, що надходить з рампи паливних форсуно забезпечити вентиляцію і охолоджування кожнок. Даний сектор 5 заднього кільцевого кожуха ного сектора кільцевого пальника. Для поліпшення утворює направлений у бік виходу теплозахисний вентиляції переднього кільцевого кожуха і рампи екран кільцевого пальника. паливних форсунок на вході рампи паливних форСектор заднього кільцевого кожуха утворює сунок встановлюють вентиляційну камеру 2, яка кільцевий канал, відкритий в осьовому напрямі у живиться від впуску повітря. На Фіг.1С показаний бік виходу, і з'єднаний за допомогою кріпильних варіант установки вентиляційної камери до устазасобів з сектором переднього кільцевого кожуха. новки рампи паливних форсунок у кільцевому каЯк кріпильні засоби можуть бути використані заналі, показаної на Фіг.2. Кожна труба вентиляційклепки. Як показано на Фіг.3, сектор 5 заднього ної камери містить локальні потовщення, які кільцевого кожуха містить засоби утримання, називаються бобишками, для забезпечення наяввстановлені в осьовому напрямі на вході цього ності міжтрубного простору між сектором передсектора і призначені для утримання на місці рампи нього кільцевого кожуха і вентиляційною камерою. паливних форсунок, утримання вентиляційної каКожний сектор кільцевого пальника містить мери на внутрішній стінці сектора переднього кільз'єднувальну насадку З, розташовану у кільцевому цевого кожуха і для точкового з'єднання сектора каналі на вході рампи паливних форсунок і приззаднього кільцевого кожуха із задньою поверхнею начену для установки, з одного боку, впускної пасектора переднього кільцевого кожуха. Дані засоливної трубки і впуску повітря і, з іншого боку, для би утримання виконані, наприклад, у вигляді лапок установки вентиляційної камери у кільцевому ка54 (наприклад, по дві лапки на сектор) незначної налі, щонайменше, на частині довжини сектора кільцевої ширини, виконаних шляхом формування переднього кільцевого кожуха і на вході рампи у вигляді єдиної деталі із сектором заднього кільпаливних форсунок. Дана з'єднувальна насадка цевого кожуха на вході останнього. Лапка 54 покадетально показана на Фіг.7, 8, 9 і 10. зана у розрізі на Фіг.3. Лапка 54 містить внутрішній З'єднувальна насадка 3 має форму, що відповиступ 55, виконаний в осьовому напрямі на вході відає кільцевому каналу, утвореному переднім сектора заднього кільцевого кожуха таким чином, кільцевим кожухом, для забезпечення можливості щоб після правильної установки сектора заднього її установки на вході рампи паливних форсунок. кільцевого кожуха у кільцевому каналі, утвореному Дана насадка містить основну порожнину, виконасектором переднього кільцевого кожуха, цей внутну з можливістю її установки навпроти отвору секрішній виступ 55 притискав одну з труб вентилятора переднього кільцевого сектора і з можливістю ційної камери до дна даного кільцевого каналу. установки у ній з'єднувальної головки впуску палиЗовнішній виступ 56 лапки 54 обмежує разом з ва і впуску повітря. Основна порожнина з'єднуєтьвнутрішнім виступом 55 увігнуту порожнину для ся із заднім отвором 45 для забезпечення можлиустановки рампи паливних форсунок і для утривості з'єднання з'єднувальної головки з рампою мання останньої на визначеній відстані від передпаливних форсунок, розташованою перпендикуляньої поверхні сектора 5 заднього кільцевого кожурно до напряму з'єднувальної головки. Щоб уникха. Таким чином, сектор 5 заднього кільцевого нути провертання з'єднувальної головки у порожкожуха виконує роль теплозахисного екрана. На нині, що з'єднується із заднім отвором, своїх зовнішньому і внутрішньому радіальних кінз'єднувальна насадка містить виступ 48, що викоцях лапка 54 містить також порожнини, що встанонаний в осьовому напрямі і виступає радіально влюються навпроти отворів, виконаних у секторі назовні за межі заднього отвору. Крім того, з'єднупереднього кільцевого кожуха з можливістю уставальна насадка 3 містить бічні отвори, тобто проновки бобишек 6, які проходять через отвори, з тилежні один одному отвори, виконані по колу кіупором у порожнині. Дані бобишки 6 приварюютьльця по обидві сторони основної порожнини ся для кріплення між ними переднього і заднього впуску повітря. У переважному варіанті виконання секторів кільцевого кожуха. Можна передбачити й вентиляційна камера містить дві порожнисті труби інші засоби кріплення переднього і заднього секз множиною отворів, виконані з можливістю їх торів кільцевого кожуха з можливістю демонтажу утримання відкритими кінцями в одному з бічних теплозахисного екрана для технічного обслуговуотворів, при цьому їх вільний кінець з'єднується з вання кільцевого пальника. 9 76298 10 На Фіг.4 і 5 показаний сектор кільцевого пальНаявність цих бічних кріпильних насадок заника, що містить на своїх кінцях бічні кріпильні безпечує вільне розширення секторів кільця, оскінасадки для з'єднання даного сектора з іншим льки кінці останніх закріплюються не жорстко. Расектором кожним кінцем. Таким чином, сектори зом з тим, заклепка 10 дозволяє утримувати весь кільця з'єднуються один з одним за допомогою вузол у нерухомому положенні. бічних кріпильних насадок, які містять деталь, що Даний винахід не обмежується описаними вимає на кінцях, розташованих навпроти кінців секще варіантами виконання кріпильного пристрою, торів кільця, пази, в які заходять кінці передніх наведеними виключно як приклади, і може вклюсекторів кільцевого кожуха. Крім того, дані бічні чати в себе всі варіанти, які можуть бути розробкріпильні насадки служать для кріплення секторів лені фахівцем у межах наведеної нижче формули кільця до форсажних стояків за допомогою шплінвинаходу. та 8 і шпонки 9. 11 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 76298 Підписне 12 Тираж 26 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. Київ – 42, 01601