Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Для изготовления корпусных деталей камер сгорания, рабо- тающих при низких температурах, используют жаропрочиые титановые сплавы, имеющие плотность около 4,5 г/смз. Этн сплавы могут применяться до температур 450 ... 500'С (сплавы ВТ3-1, ВТ-8, ВТ-9). В диапазоне температур 600 ... 750'С для корпус- ных деталей используют жаропрочные стали н сплавы на никеле- вой основе (1Х12Н2ВМФ; Х15НЗОВМТ; Х12Н20Т2Р; ХН78Т). Плотность этих материалов около 8 г(смз. Для изготовления жаровых труб применяют жаропрочные сплавы на никелевой и хромистой основе. Плотность этих сплавов 442 8,3 ...
8,9 г7смз, диапазон применения по температурам 900 ... 1100 'С (ХН75НБТЮ; Х20Н80Т, ХН60В; ХН50ВМТЮБ). Для повышения стойкости материала к газовой коррозии и окислению поверхности жаровых труб (в основном внутренние поверхности, непосредственно контактирующие с газовым пото. ком) покрывают специальными эмалями. Коррозионная стойкость эмалированных жаровых труб возрастает р несколько раз. Вопросы для самоконтроля 1, Каи определить основные размеры и элементы конструкций камер сгоранияг 2. Жаровые трубы, их составные части и назначение.
3. Способы охлаждения стенок жаровых труб. 4. Особенности устройства камер сгорания двигателей различных типов. б. Метод расчета камер сгорания на прочность. б. Оценка устойчивости жаровых труб. ГЛАВА 9 ФОРСАЖНЫЕ КАМЕРЫ 7 7 5 9Л. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ и 7 7 5 4 б 5 445 В турбореактивных двигателях для сверхзвуковых самолетов с целью преодоления звукового барьера и полета самолета со сверхзвуковой скоростью, а также для сокращения дистанции взлета, времени разгона и набора высоты требуется весьма существенное увеличение тяги двигателя (до 45 — 60 а7в на взлете и до 130 ... 170 % при Мп = 2,0). Эта цель достигается благодаря применению на двигателе специального устройства — форсажной камеры.
Форсажная камера устанавливается за последней ступенью турбины двигателя, в ней сжигается дополнительное количество топлива, в результате чего температура газа достигает 2000 ... 2200 К, а средний коэффициент (ах) избытка воздуха 1,!5 ... 1,05. При таком нагреве рабочего тела за турбиной скорость истечения из сопла увеличивается и, следовательно, увеличивается тяга двигателя. Применение форсажной камеры является наиболее выгодным способом форсирования двигателя при умеренном увеличении массы н габаритных размеров резко увеличивается удельная тяга. Существенное увеличение удельного расхода топлива на форсажном режиме вполне компенсируется повышением технических данных самолета: сокращением длины разбега при взлете, времени разгона и времени набора высоты.
На рис. 9.1 показана форсажная камера турбореактивного двухконтурного двигателя. . 9.2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА На рис. 9.2 представлена принципиальная схема форсажной камеры, типичной для большинства турбореактивных двигателей. Основными элементами форсажной камеры являются диффузор !, система смесеобразования, включающая в себя коллекторы с форсупками 2, стабилизаторы пламени 3 и жаровую трубу 4 с теплозащитным и антивибрацнонным экранами б и б. На выходе из жаровой трубы устанавливается регулируемое сопло 7 с механизм ч управления 3. 444 Рис. 93.
Форсажная камера с регулируемым соплом: 7 — лийийуэср; 7 — стебилиэвтары пламени: У вЂ” теплоэвщитвый экран; « — регули руемсе сопла; б — антнвибрапяонный экран: 6 . меканием управления соплом; 7 еопливный коллектор Скорость движения газа за турбиной обычно составляет 300 .„ 400 м!с. При такой скорости весьма трудно организовать надежную стабилизацию пламени и устойчивое горение форсажного топлива в широком диапазоне режимов по скорости и давлению газа в форсажной камере. Поэтому в диффузоре скорость газа понижают до 100 ... 180 м/с. Однако и при такой скорости газа для устойчивого горения необходимы стабилизаторы пламени, являющиеся источниками непрерывного поджигания топлива, подаваемого в поток с помощью форсунок, расположенных перед стабилизаторами.
В жаровой трубе на протяжении 1000 ... 1500 мм происходит сгорание поданного топлива и, следовательно, повышение температуры газа, Г!оддержание заданного режима работы форсажной камеры производится с помощью регулируемого сопла измеияемон плошади проходного сечения. Первоначальное воспламенение топлива в форсажной камере (запуск) производят с помощью различных воспламеняющих устройств свечей зажигания, воспламенителсй, «огневой до- Рнс 9.2. Схема 4х~рсажной камеры ТРДФ: - Пнйьуэор, 7 — иоллекторы с Эорсуиквми; 7 — стабнлиэаторы пламени; 4 — жароэтп . руби; 5 — тсплсээщнтиый кран; 6 — автивибрапнанный экран; 7 — регулнруеиое ° сто, В -- мекавнэм управлевия соплам рожкиа. На высокотемпературных режимах работы двигателя запуск форсажной камеры возможен путем самовоспламенения; форсажного топлива.
Конструкция форсажной камеры должна удовлетворять опре- ' деленным требованиям. Основные из них следующие. 1. Минимальные гидравлические потери полного давления на ' всех режимах работы двигателя и минимальные тепловые потери на режимах форсирования. 2. Максимальная полнота сгорания форсажного топлива на ... всех заданных режимах работы форсажной камеры. В современ- ' ных форсажных камерах коэффициент полноты сгорания стре- . мятся обеспечить в пределах Н, = 0,9 ... 0,92 (при сев = 1,1).; Следует иметь в виду, что высокая полнота сгорания должна ': обеспечиваться при минимальной длине зоны горения (1000 ...; 1500 мм).
3. Устойчивый процесв горения топлива во всем заданном диапазоне высот и скоростей полета без полных и частичных срывов пламени и колебательных процессов в форсажной камере (вибрационного горения). 4. Безотказное включение форсажной камеры на заданных, режимах полета самолета с плавным нарастанием тяги двигателя без резких скачков и провалов давления газа в камере при вклю- ' чении во избежание помпажа компрессора или вентилятора: двигателя.
5. По возможности наиболее плавное нарастание и уменьшение, тяги двигателя без скачков и провалов при перемещении рычага управления двигателем (РУД) в диапазоне от нефорсажных режимов до режима полного форсирования, благодаря чему облегчается пилотирование самолета. 6. Минимальная масса и габаритные размеры форсажной камеры. Форсажная камера является неотъемлемой составной частью двигателя. Поэтому успешное выпочнение этих требований определяется оптимальным сочетанием схемы и конструкции форсажной камеры со схемой и конструкцией двигателя и его систем. От качества форсажной камеры существенно зависят характеристики двигателя в целом.
9.3. ОСОБЕННОСТИ ФОРСАЖНЫХ КАМЕР ТРДДФ В настоящее время существуют форсажные камеры- трех типов (18Ь для ТРДФ (см. рис. 9.2), для ТРДДФ со смешением потоков а низкой и умеренной степенью двухконтурности Рис. 9.3. Схема ТРДДФ со смсщеиием потокои и общей форсажиой камерой 446 Рис. 9.4.
Схема ТРДДФ с раадельиыми потоками: а — с форсажиой камерой в иаружиам коитуре, б а форсажимми камерами в осаки коитураи (рис.,9.3) и для наружного контура ТРДДФ а высокой степенью двухконтурности (рис. 9.4). Форсажные камеры первых двух типов широко применяются в течение уже многих лет.
Форсаж в наружном контуре, а также ТРДДФ с раздельными форсажными камерами в каждом из контуров не получили пока широкого применения. Организация рабочего процесса в форсажных камерах ТРДДФ сопряжена с дополнительными трудностями. В форсажных камерах ТРДДФ (см. рис. 9.3) смешение потоков контуров осуществляется перед стабилизаторами пламени, и в поперечном сечении камеры возникает существенная неравномерность газового потока по температуре, коэффициенту избытка воздуха и скорости. Эта неравномерность усиливается а увеличением скорости полета самолета, так как степень двухконтурности при этом увеличивается.
Преодоление этих трудностей требует усложнения конструкции смесителей и системы смесеобразования. Организация рабочего процесса в форсажных камерах наружного контура усложняется по сравнению с другими типами форсажных камер более низкими температурой и давлением воздушного потока. 9.4. Основные элементы ФОРсАЖной кАмеРы 9.4,1. фронтовое устройство Фронтовое устройство (рис. 9.5) предназначено для организации устойчивого процесса горения топлива в форсажной камере и содержит следующие элементы: диффузор, стабилизаторы пламени и систему смесеобразования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
