Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 84
Текст из файла (страница 84)
9.18 показана жаровая труба форсажной камеры с присоединенным к ней регулируемым соплом. Для организации охлаждения наружной оболочки внутри жаровой трубы установлен теплозащитный экран 1. Между оболочкой 2 и экраном течет относительно холодный газ, вытекающий нз турбины. Кроме того, экран защищает оболочку от нагрева излучением газового потока внутри форсажной камеры. Передняя часть экрана 3 используется обычно в качестве антивибрациониого экрана.
Снаружи оболочка жаровой трубы обдувается воздухом, котоый отбирается из внешнего потока, обтекающего самолет, через Р воздухозаборник или специальные патрубки. Для Для этой цели снаружи устанавливают кожух 4, который одновременно защищает конструкцию самолета от излучения горячей оболочки жаровой трубы. Однако кроме оболочки необходимо защитить от перегрева и сам теплозащнтный экран. Для этого применяют заградительное охлаждение экрана следующих видов: 1) щелевого типа (поз.
5 на рис. 9.19). 2) «терочного» типа (рис. 9.19, а). 3) мелкоперфорированной стенки (рис. 9.19, б). Охлаждение щелевого и «терочного» типов применяют при малом перепаде давления между каналом охлаждения ж ения и основным потоком в форсажной камере, поэтому таков тип охлаждения наиболее часто встречается в передней части жаровой трубы. В задней части где перепад давления увеличивается вследствие уменьшения статического давления в основном потоке, связа ННОГО С ПОДО- греном газа, применяют перфорирование экрана мелкими отверстиями. Это наиболее эффективный способ защитного охлаждения теплового экрана.
В форсажных камерах двухконтурных двигателей организовать систему охлаждения жаровой трубы легче, чем на одноконтурных, так как температура охлаждающего воздуха значительно ниже. Иногда для этой цели используют весь воздух второго коиКонструкция экранов жаровой трубы должна предусматривать компенсацию разности тепловых расширений экранов относительно оболочки, к которой они крепятся, В осевом направлении это может быть достигнуто благодаря тому, что отверстия 3 в экранах, через которые проходят болты крепления, выполняют овальными (кроме одного, фиксирующего пояса крепления). Для компенсации температурного расширения в радиальном направлении экраны выполняют с продольными гофрами (вигами), 459 1к ов с' и йо ! йсе оп !р ч,о я в в Ый 9.4.3. Пусковые устройства вв аэ ка ао ° с ! 3 и в о Ю сгн '-~ ссй О оо ь в В о вь" во с вп 8 )й о и э со ак ж с О о ь,чэд о ~ь сьвс йх в сс с«с в о Хоп а пай со о'" в о' екав ! в и В Рис.
9.!9. Вида заградительного охлаждения экранов: а — охлаждеаве «терочвогоэ типа; 6 — велкоперфорвравеваая стевка; ! — оболочка варужвая: У, б — экревж теплоэащатапе; 3 — отверстая с отбортовкоб; б — болт креп. левая экрааа, б — щель; 7 — просечка для охлаждающего вовдухас а — оаальаое отверстав: У вЂ” перфорацая которые при нагреве деформируются в пределах упругости материала. Нередко жаровая труба присоединяется к корпусу фронтового устройства с помощью телескопического соединения П (см. рис. 9.5). В этом случае жаровая труба имеет дополнительную подвеску б (см.
рис. 9,18) к самолету. Такое соединение применяют для форсажных камер одноконтурных двигателей, чтобы уменьшить силовую нагрузку на двигатель от более тяжелой, чем на двухконтурном двигателе, форсажной камеры. Форсажная камера должна надежно запускаться в широком диапазоне давления и температуры газового потока, набегающего на фронтовое устройство. При давлении порядка 0,2 МПа и температуре 800'С и выше камера запускается при помощи самовоспламенения форсажного топлива. Для запуска на большой высоте и малой скорости полета, т. е.
при низких давлении и температуре газового потока, а также на режиме приемистости двигателя с малого газа, когда в момент подачи форсажного топлива стабилизаторы форсажной камеры еще не прогрелись, необбЕ~ ходимо применять специальные пусковые устройства. К числу пусковых устройств относятся: — запальные электрические свечи1 — воспламенители различных типов1 — «огневая дорожка»1 — каталитические пусковые устройства. Электрические запальные свечи для запуска форсажных камер работают от мощных источников высокого напряжения и обеспечивают искровой разряд с энергией до 1 Дж. Свечи устанавливают в зоне малой скорости потока, например в форкамерном стабилизаторе (см.
рис. 9.11) вблизи специальной пусковой форсункн. Факел пламени, выбрасываемый из зоны расположения свечи, направляется в зону циркуляции стабилизатора и далее распространяется по всему фронтовому устройству. Пусковой воспламенитель представляет собой миниатюрную камеру сгорания с малой скоростью потока внутри, автономной системой топливоподачи в нее и свечей зажигания.
В качестве рабочего тела воспламенителя применяют либо горячий газ, отбираемый из потока газа за турбиной, либо воздух, отбираемый за компрессором двигателя. Топливо в воспламенитель подается в первом случае от форсажной топливной системы, во втором— от топливной системы основной камеры двигателя. Воспламенитель может располагаться на наружной стенке корпуса диффузора, в газовом потоке, а также во внутреннем конусе. Пример воспламенителя с отбором газа из потока за турбиной, установленного на наружной стенке, показан на рис.
9.5 (поз. 4). Для получения пускового топлива высокой тонкости распыла (до 20 ... 40 мкм) применяют специальные пневматические форсунки с ультразвуковым распылом (рис. 9.20). Источником ультразвуковых колебаний является струйный генератор 3, К штуэ церу т' подводится воздух от компрессора, к штуперу 2 — топливо от топливной системы основной или форсажной камер. Струйки топлива, вытекающие из отверстий 4, дробятся на мельчайшие капли с помощью энергии ультразвуковых колебаний, Одной из наиболее простых и обладающих большой тепловой мощностью является факельная система запуска форсажной камеры, получившая название «огневая дорожка», В конце жаровой трубы основной камеры сгорания двигателя устанавливают струйную форсунку, направлечную в сторону турбины, При проходе через турбину пусковое топливо испаряется и под действием высокой температуры газа воспламеняется, образуя в турбине и за ней мощный факел.
В многоступенча-ых турбннах для усиления факела за турбиной устанавливают дополнительную форсунку, включаемую одновременно с первой. «Огневую дорожку» включают кратковременно, на 0,3 ... О,б с, чтобы не допустить сильного теплового воздействия на сопловые лопатки турбины. 462 Рнс. 9.20. Ультразвуковая форсунка: 1 — штуцеР подвода вовдуэа: 1 — штуцер подвода топлива; 8 — струевы» генератор ультраэвука; 4 — отверстие подачи топлива А — д 1 Рнс. 9.21. Каталитнческое пусковое устройство: 1 — катвлитическиа элемент; 1, 3— эащитиые сетки; 4 — керамическая втулка Для запуска форсажных камер, особенно на режимах с низкой температурой газа на входе в нее, применяют каталнтические устройства (рнс.
9.21). В корпусе, вмонтированном в стабилизатор 5, помещена керамическая втулка 4, внутри которой находится каталитический элемент 1 в виде свернутой в рулон сетки из сплава платины и родня и двух защитных сеток 2 и 3 из такого же материала. Пусковое топливо подается на некотором расстоянии впереди пускового устройства. Топлива-воздушная смесь проходит через каталитический элемент и при контакте с катализатором воспламеняется. 9.5. ПОНЯТИЕ О ВИБРАЦИОННОМ ГОРЕНИИ И СРЫВНЫХ РЕЖИМАХ ФОРСАЖНОИ КАМЕРЫ В форсажной камере может возникать особый режим работы, сопровождаемый колебаниями давления газа с большой амплитудой и частотами 50 ...
5000 Гц. Этот режим получил название «вибрационное горение». Наличие вибрационного горения можно обнаружить по характерному звуку («визгу») и по быстрому разрушению стенок, экранов и других элементов форсажной камеры. Различные виды вибрационного горения представляют собой достаточно пуироко распространенный и в ряде случаев трудноустранимый дефект в организации процесса горения, Во время вибрационного горения имеют место акустические колебания, которые по частоте, характеру распространения в камере и формам можно разделить на продольные, поперечные, радиальные, тангенциальные.
Для подавления высокочастотных колебаний газа о успехом применяются перфорированные антивибрацнонные экраны (см. 463 рис. 9.!8), играющие роль акустических резонансных поглотителей, настроенных на подавление колебаний определенной частоты. Однако эти экраны обладают тем существенным недостатком, что их эффективность резко снижается при уменьшении частоты колебаний. Поэтому подавление низкочастотных колебаний (например продольных) представляет собой в настоящее время наиболее трудную задачу, методы решения которой приходится отыскивать в каждом конкретном случае. Это могут быть: смещение зоны максимального тепловыделения, изменение распределения топлива в поперечном сечении, изменения формы и эшелонирования стабилизаторов, изменение скорости газового потока, введение различных перегородок вблизи зоны горения и т.
п. Каждая форсажная камера имеет определенные концентрационные пределы устойчивого горения между «бедным» и «богатым» срывами пламени. Эти пределы сужаются при снижении давления, увеличении скорости и снижении температуры газа в камере. Вблизи срывов пламени возникают режимы неустойчивого горения, которые можно также отнести к вибрационному горению. Эти режимы связаны с местными погасаниями и повторными воспламенениями отдельных очагов горения вследствие неравномерности распределения топлива вдоль кромок стабилизаторов. Частота таких колебаний 30 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
