Пристрій для подачі повітря і палива до кільця форсунок у форсажній камері

1. Пристрій для подачі повітря і палива до кільця форсунок у форсажній камері в двоконтурному турбореактивному двигуні, причому форсажна камера має велику кількість лопатей стабілізатора полум'я, що проходять радіально навколо осі камери в основний потік із зовнішнього корпусу, при цьому кільце форсунок розташоване в основному потоці і виготовлене з секторів кільця, встановлених, по суті, в безперервній послідовності на лопатях стабілізатора полум'я, і засобів для подачі повітря і палива до секторів кільця форсунок, який відрізняється тим, що засоби для подачі повітря і палива до секторів кільця форсунок проходять між кільцем форсунок і зовнішнім корпусом форсажної камери всередину лопатей стабілізатора полум'я і приєднані до секторів кільця форсунок на кінцях указаних секторів. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що засоби для подачі повітря до секторів кільця містять колекторні камери, які утворюються або отримуються у секторах кільця і забезпечуються повітрям через щонайменше один з їх кінців, що виходить усередину лопаті стабілізатора полум'я, радіальна зовнішня частина якої включає в себе захоплювальний отвір для захоплення частини вторинного потоку, що протікає у зовнішньому корпусі. C2 2 UA 1 3 зовнішнього корпусу форсажної камери в гарячий основний потік, який утворюється газом згоряння, причому кожний стабілізатор полум'я містить канал подачі палива, який проходить радіально всередині лопаті від зовнішнього корпусу (див., наприклад, патент FR 2709342 A1). Кільце форсунок підтримується нижніми за потоком частинами лопатей стабілізатора полум'я і проходить або в основний потік поблизу межі між основним потоком і холодним вторинним потоком, який виробляється вентилятором турбореактивного двигуна і протікає навколо форсажної камери, або безпосередньо у вторинний потік. Кільце може бути виготовлене з секторів, чиї обернені один до одного кінці розташовані, по суті, кінець до кінця і встановлені на лопатях стабілізатора полум'я. Ці сектори кільця забезпечуються паливом за допомогою каналів, сполучених радіально з зовнішнім корпусом, і вони також забезпечуються повітрям, отримуваним від вторинного потоку. Коли кільце форсунок проходить у частину форсажної камери, яка переправляє основний потік, його засобам подачі палива і повітря необхідно пройти через вторинний потік, а також через частину основного потоку, і вищезгадані засоби спричинюють відносно великі втрати напору в цих потоках, таким чином знижуючи ефективність турбореактивного двигуна. Оскільки температура основного потоку в форсажній камері може досягати 2000°К під час форсажного режиму, необхідно забезпечити засоби для подачі палива в форсажну камеру з тепловим захистом, який може спричинити додаткове збільшення втрат натиску в основному і вторинному потоках. Основною метою даного винаходу є забезпечення розв'язання цих проблем простим, недорогим та ефективним способом. З цією метою, згідно з винаходом, створений пристрій для подачі повітря і палива до кільця форсунок у форсажній камері двоконтурного турбореактивного двигуна, причому форсажна камера містить велику кількість лопатей стабілізатора полум'я, що проходять радіально навколо осі камери в основний потік із зовнішнього корпусу, при цьому кільце форсунок розташоване в основному потоці і виготовлене з секторів кільця, встановлених, по суті, в безперервній послідовності на лопатях стабілізатора полум'я, і засоби для подачі повітря і палива до секторів кільця форсунок, у якому засоби для подачі повітря і палива до секторів кільця форсунок проходять між кільцем форсунок і зовнішнім корпусом форсажної камери всередину лопатей стабілізатора полум'я і приєднані до секторів кільця форсунок на кінцях згаданих секторів. Засоби для подачі повітря і палива до секторів кільця форсунок розміщені всередині лопатей стабілізатора полум'я і таким чином термічно захищені лопатями стабілізатора полум'я. Крім того, таке розташування не зумовлює додаткових втрат натиску в основному і вторинному потоках і не знижує ефективність турбореактивного двигуна. Відповідно до іншої відмітної ознаки винаходу, засоби для подачі повітря до секторів кільця містять колекторні камери, які утворюються або 87446 4 отримуються в секторах кільця і забезпечуються повітрям через, щонайменше, один із їх кінців, що виходить усередину лопаті стабілізатора полум'я, радіальна зовнішня частина якої має захоплювальний отвір для захоплення частини вторинного потоку, що протікає у зовнішньому корпусі. Отже, повітря проходить усередину кожної лопаті стабілізатора полум'я від захоплювального отвору лопаті до, щонайменше, колекторної камери сектора кільця, що утримується лопаттю. Повітряні колекторні камери мають, здебільшого, відповідні впускні отвори для повітря на кожному зі своїх кінців, утворені через їх верхні за потоком стінки, причому згадані впускні отвори відкриваються всередину лопаті стабілізатора полум'я. Відповідно до ще однієї відмітної ознаки винаходу, кожний сектор кільця форсунок включає в себе паливоподавальну напрямну, що проходить по суті по всій довжині сектора від одного його кінця і приєднується вказаним кінцем до каналу, що проходить, по суті, радіально всередину лопатей стабілізатора полум'я до зовнішнього корпусу. Таким чином кожний сектор кільця індивідуально забезпечується паливом через радіальний канал, що знаходиться в лопаті стабілізатора полум'я, при цьому радіальний канал і паливоподавальний канал лопаті стабілізатора полум'я знаходяться переважно в одній площині, що містить вісь форсажної камери, для зниження втрат натиску. Як приклад, канал для постачання сектора форсунок паливом розташований зверху за потоком від подавального каналу лопаті стабілізатора полум'я. Інші переваги і відмітні ознаки винаходу стануть зрозумілими після прочитання наступного опису, приведеного у вигляді необмежувального прикладу з посиланням на додані креслення, на яких: Фіг.1 - схематичний частковий вигляд осьового перерізу форсажної камери двоконтурного турбореактивного двигуна; Фіг.2 - схематичний частковий вигляд у перспективі сектора кільця форсунок, що утримується лопаттю стабілізатора полум'я; Фіг.3 - схематичний вигляд спереду з боку нижнього за потоком кінця паливоподавальної напрямної сектора кільця форсунок згідно з даним винаходом; Фіг.4 - схематичний вигляд зверху сектора кільця форсунок з Фіг.3; Фіг.5 - переріз з Фіг.3 по лінії V-V; Фіг.6 - переріз з Фіг.3 по лінії VI-VI. На Фіг.1 показана частина форсажної камери 2 двоконтурного турбореактивного двигуна, причому камера розташована внизу за потоком від турбіни турбореактивного двигуна. Форсажна камера 2 містить, по суті, циліндричний зовнішній корпус 4 відносно осі 6 і внутрішню циліндричну стінку 8, співвісну з зовнішнім корпусом 4 і сполучену з ним для утворення кільцевого простору 10, що проходить зверху вниз за потоком, у якому протікає холодний або вторинний потік турбореактивного двигуна, що виробляється вентилятором на верхньому за потоком кінці турбореактивного двигуна і призначений для збіль 5 шення сили тяги і охолоджування компонентів турбореактивного двигуна. Внутрішня стінка 8 утворює внутрішній циліндричний простір 12, що проходить зверху вниз за потоком, у якому протікає гарячий або основний потік турбореактивного двигуна, що складається з відпрацьованого газу з камери згоряння турбореактивного двигуна. Форсажний режим служить для збільшення сили тяги турбореактивного двигуна і полягає в уведенні повітря і палива в основний потік і спалення суміші в форсажній камері 2. Ця камера 2 має певну кількість лопатей 14 стабілізатора полум'я, що проходять навскіс у площинах, що містять вісь 6, при цьому їх радіальні внутрішні кінці зміщені вниз за потоком. Лопаті 14 стабілізатора полум'я підтримуються корпусом 4 і мають відповідні радіальні зовнішні частини, що проходять через вторинний потік, і радіальні внутрішні частини, що проходять через основний потік. Радіальні внутрішні частини кожної лопаті 14 утворені порожниною V-подібного перерізу, кут якої розташований назустріч потоку, і яка закрита з нижньої за потоком сторони зігненою стінкою 16, яка створює тепловий захисний екран для паливоподавального каналу 18, що проходить по лопаті 14 і має зовнішній кінець, закріплений в отворі зовнішнього корпусу 4 відповідними засобами. У радіальній зовнішній частині лопаті 14, кут Vподібного перерізу зрізаний для утворення отвору для захоплення частини вторинного потоку. Дві бічні стінки 20 цієї ділянки V-подібного перерізу прикріплюються до вищезазначеного корпусу 4 за допомогою перемичок 22, що представляють отвори для проходження кріпильних засобів типу болта і гайки, або подібних. Кільцевий простір для проходження вторинного потоку, по суті, розмежований на дві частини за радіальним розміром знизу за потоком від лопаті 14 стабілізатора полум'я кільцевою стінкою 24, встановленою між внутрішньою стінкою 8 і кільцем 26 форсунок, встановленим в основному потоці на нижніх за потоком частинах лопатей14 стабілізатора полум'я, так що під час роботи частина вторинного потоку проникає в кожну лопать 14 і протікає в камеру 28 повітряного потоку, що розташована в лопаті 14 і проходить уздовж паливоподавального каналу 18, зверху за потоком від нього. Камера 28 має отвори, які розподілені по її довжині і виходять у напрямі паливоподавального каналу 18, який сам по собі має отвори для розпилення палива, які виходять у напрямі вниз за потоком і утворені в стінці його радіальної внутрішньої частини, що проходить в основний потік. Кожна лопать 14 стабілізатора полум'я має дві, по суті, паралельні пластини 30 і 32 поблизу її радіальної зовнішньої частини, причому ці пластини є, відповідно, радіальною внутрішньою пластиною і радіальною зовнішньою пластиною, при цьому вони обидві зорієнтовані по периферії і служать для підтримки і напряму кільця 26 форсунок, причому зовнішня пластина 32 має, по суті, прямокутний отвір 34 на її верхній за потоком сто 87446 6 роні, що відкривається всередину лопаті 14 стабілізатора полум'я (Фіг.2). Ці пластини 30 і 32 мають приблизно прямокутні форми і проходять співвісно вниз за потоком від лопаті 14. Пластини 30 і 32 мають отвори для проходження засобів кріплення кільця 26 форсунок, причому радіальна внутрішня пластина 30 додатково містить, по суті, циліндричний отвір 36 для проходження паливоподавального каналу 18 лопаті 14 стабілізатора полум'я. Кільце 26 форсунок виготовлене з кільцевих секторів 38, розташованих, по суті, в безперервній послідовності, і кожний з них розташовується між двома лопатями 14 стабілізатора полум'я. Обернені один до одного кінці секторів 38 кільця 26 форсунок зачіплюються між вищезазначеними пластинами 30 і 32 лопатей 14 і включають у себе, по суті, напівкруглі виїмки 40 на рівні вищезазначених отворів для проходження засобів кріплення кільця 26 форсунок до пластин 30, 32. Нижче приведений опис Фіг.2-6. Кожний сектор 38 кільця має в основному Uподібний переріз із закругленою перемичкою і двома фланцями 42 і 44, відповідно, що включають у себе радіально внутрішній фланець і радіально зовнішній фланець, які сполучені на їх верхніх за потоком кінцях закругленою перемичкою, при цьому внутрішній фланець 42 є, по суті, циліндричним і має центр на осі 6 форсажної камери 2, а зовнішній фланець 44 дещо зігнутий в осьовому перерізі і проходить навскіс назовні в напрямі вниз за потоком. Кожний сектор 38 кільця має паливоподавальний засіб у формі круглої дугоподібної напрямної 46, що проходить по периферії всередині сектора 38 кільця, і канал 48, розташований між одним кінцем напрямної 46 і з'єднувальним засобом, встановленим в отворі зовнішнього корпусу 4, причому цей канал 48 проходить через отвір 34 пластини 32 і проходить, по суті, радіально між бічними стінками 20 зовнішньої частини лопаті 14. Напрямна 46 має отвори для розпилення палива, які направлені вниз за потоком, і вона підтримується всередині сектора 38 кільця двома радіальними елементами 49, розташованими між фланцями 42 і 44 сектора 38 і обпертими на внутрішню поверхню фланців 42 і 44, при цьому ці елементи 49 утримуються біля фланців 42 і 44 відповідними засобами 50, наприклад кілочками, що є в елементах 49 і що входять в зачеплення з отворами у фланцях 42 і 44. Верхні за потоком кромки елементів 49 містять U-подібні вирізи, з якими взаємодіє напрямна 46, ця напрямна термічно захищена на нижньому за потоком боці зігненою стінкою 52, утвореною між нижніми за потоком кінцями фланців 42 і 44 сектора 38 кільця 26 форсунок, і спирається на вгнуті знизу за потоком кромки елементів 49, при цьому зігнена стінка 52 не показана на Фіг.3 для ясності. Зігнена стінка 52 проходить практично по всій довжині сектора кільця 38 і кріпиться до нього відповідними засобами, такими як заклепки 54, причому радіальний внутрішній і зовнішній кінці стінки 52, віддалені від внутрішніх поверхонь фланців 42 і 44, кріпляться за допомогою штифтів 56, рівномі 7 рно розташованих на цих поверхнях для утворення кільцевих пазів для уприскування повітря і палива в основний потік. Кінець напрямної 46, віддалений від каналу 48, закритий, і з'єднання між напрямною 46 і каналом 48 здійснюється за допомогою коліна 58. Кожний сектор 38 кільця містить повітряну колекторну камеру 60, що проходить уздовж подавальної напрямної 46 сектора 38, зверху за потоком від нього, яка спирається на радіальні елементи 49. По всій своїй довжині камера 60 має отвори 61, що відкриваються вниз за потоком у напрямі до подавальної напрямної 46 і вгору за потоком у напрямі до перемички сектора 38 кільця. Виріз 62 утворений на кожному кінці кожного сектора 38 кільця на фланцях 42 і 44, де вони сполучаються на верхньому за потоком боці, причому вирізи 62 на обернених один до одного кінцях двох секторів 38 кільця, що підтримується лопаттю 14, знаходяться, по суті, на одному рівні з отвором 34 пластини 32 лопаті 14 для проходження частини вторинного потоку в колекторні камери 60. Кожний виріз 62 закритий знизу за потоком поперечною стінкою 64, утворюючи частину повітряної колекторної камери 60 сектора 38 кільця, або встановлений у секторі 38 кільця відповідно до нижньої за потоком стінки колекторної камери 60. Одна з двох поперечних стінок 64 сектора 38 кільця має отвір для проходження коліна 58, що з'єднує канал 48 з напрямною 46, причому коліно 58 утримується у вищезгаданому отворі за допомогою втулки 66. 87446 8 Під час роботи частина вторинного потоку, яка проникає в лопаті 14 стабілізатора полум'я, проходить через вищезазначений отвір 34 в пластині 32 і проходить через вирізи 62 на обернених один до одного кінцях двох секторів 38 кільця, встановлених на лопаті 14, і потім попадає всередину колекторних камер 60 цих двох секторів 38 кільця, і проходить через отвори в камерах у напрямі до подавальної напрямної 46. Суміш, що має повітря і паливо, розпилене напрямною 46, впорскується в основний потік для запалювання в ньому. Під час форсажного режиму температура вторинного потоку 12 складає біля 450°К, наприклад, у той час як температура основного потоку 14 досягає 2000°К. Потік повітря в секторі 38 кільця забезпечує охолоджування засобу для подачі повітря і палива в сектори 38 кільця, оскільки вони більше безпосередньо не зазнають впливу основного потоку. Пристрій згідно з даним винаходом забезпечує збільшення ефективності турбореактивного двигуна шляхом обмеження втрат натиску основного потоку і шляхом поліпшення умов, за яких паливо впорскується в основний потік через кільце форсунок. У показаному зразку форсажна камера може мати дев'ять лопатей 14 стабілізатора полум'я, рівновіддалених один від одного і розташованих навколо осі 6 турбореактивного двигуна через інтервал приблизно в 40°, при цьому між ними розташовані дев'ять секторів 38 кільця форсунок. 9 87446 10 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 87446 Підписне 12 Тираж 28 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