22 Основные требования к кс

Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя яв­ляется одним из важнейших узлов, от степени совершенства которой во многом зависят основные данные всего двигателя, его экономич­ность, надежность и ресурс.

Основное назначение камеры сгорания - преобразование химической энергии топлива в тепловую, что приводит, к увеличению температуры рабочего тела. В современных двигателях температура газов на выходе из камер сгорания доходит до 1550...1670 К при уровне давлений до 2,5...3,5 МПа.

К камерам сгорания предъявляются следующие основные требования:

1. Устойчивый процесс горения во всем эксплуатационном диа­пазоне по составу топливовоздушной смеси, изменения давления и температуры на входе в камеру сгорания.

2. Высокая полнота сгорания топлива; _г= 0,97...0,98.

3. Малые потери полного давления ; =4...8%.

4. Минимальные габариты и вес.

5. Заданная эпюра температур по радиусу на выходе из камеры сгорания при минимальной окружной неравномерности температуры.

6. Минимальная дымность и токсичность выхлопных газов.

7. Надежный запуск камеры сгорания на земле и в воздухе.

8. Высокая надежность при заданном ресурсе.

9. Технологичность, ремонтопригодность.

Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) является сложным и ответственным узлом, от сте­пени совершенства которого во многом зависят основные данные всего двигателя, его надежность и ресурс.

Условно рабочий процесс в камере сгорания можно разделить на несколько эле­ментарных процессов, основными из которых являются: смесеобразование, зажигание и горение топливо–воздушной смеси, стабилизация пламени, смешение продуктов сгорания со вторич­ным воздухом, охлаждение воздухом горячих стенок жаровой трубы.

Камеры сгорания авиационных ГТД могут иметь различную форму проточной части и конструктивное выполнение. Наиболь­шее распространение получили камеры сгорания трех основных схем: трубчатая, трубчато–кольцевая и кольцевая (рис. 8.1).

В трубчатой камере сгорания цилиндрическая жаровая труба расположена внутри цилиндрического корпуса (рис. 8.1, а). В авиационных ГТД камеры такой схемы выполняются в виде блока из нескольких трубчатых камер (рис. 8.1, б). Отдельные камеры сгорания соединяются между собой специальными патрубками для выравнивания давления воздуха и газа, а также переброса пламени между жаровыми трубами при запуске. Выходная часть жаровых труб объединена в общий газосборник с кольцевым выходом на турбину.

Трубчатые камеры сгорания использовались в турбореактивных двигателях ранних конструкций. В газотурбинных двига­телях малой мощности применение одиночной трубчатой камеры сгорания может оказаться выгодным и в настоящее время.

В трубчато-кольцевой камере сгорания несколько цилиндри­ческих жаровых труб устанавливается внутри кольцевого корпуса (рис. 8.1, в). Жаровые трубы соединены между собой патрубками, выполняющими те же функции, что и в блоке трубчатых камер. Газосборники жаровых труб конструктивно выполняются двух типов: индивидуальными (секторными) и общими кольцевыми.

Р ис. 8.1. Схемы камер сгорания: а — трубчатая (одиночная); б — трубчатая (с большим числом жаровых труб); в — трубчато-кольцевая; г — кольцевая

В кольцевой камере сгорания жаровая труба кольцевой формы расположена концентрично в кольцевом пространстве, образо­ванном наружным и внутренним корпусами (рис. 8.1, г).

Трубчатая. Достоинства:Хорошая механическая прочность, Хорошее согласование полей течения топлива и воздуха, Небольшой расход воздуха при автономной обработке

Недостатки: Большие габаритные размеры и масса,Значительные потери полного давления, Требуются соединительные патрубки, Трудности с осуществлением переброса пламени

Трубчато – кольцевая Достоинства: Хорошая механическая прочность, Хорошее согласование полей течения топлива и воздуха, Небольшой расход воздуха при автономной обработке отдельных жаровых труб, Малые потери полного давления, Меньше, чем у трубчатой камеры, длина и масса

Недостатки: Меньшая, чем у кольцевой, компактность камеры, Требуются соединительные патрубки, Трудности с осуществлением переброса пламени

Кольцевая Достоинства: Минимальные длина и масса, Минимальные потери полного давления, Быстрое распространение пламени Недостатки: Большие напряжения во внешней обечайке жаровой трубы, При автономной отработке камеры требуется расход воздуха, равный расходу в двигателе, Трудно согласовать поля течения топлива и воздуха, Трудно обеспечить стабильность поля температуры на выходе