1.1.3. Типы основных кс гтд и их краткая характеристика

В качестве основных КС в ВРД применяются:

1) индивидуальные (трубчатые) КС;

2) трубчато-кольцевые КС;

3) кольцевые КС.

Индивидуальная (трубчатая) кс

И

Рис. 1.2. Индивидуальная КС

ндивидуальная КС (ИКС) – это автономная КС с собственной теплоизоляцией (рис. 1.2). Состоит из жаровой трубы 6; теплоизолированного корпуса 4; воспламенителя 3; диффузора 2; пламеперебрасывающего патрубка 5; топливной форсунки 1.

Для использования в ГТД несколько ИКС соединяют в кольцевую связку. Воспламенитель обычно устанавливают в двух ИКС, а в остальных – поджиг ТВС, при запуске производится через пламеперебрасывающие патрубки.

Преимуществами ИКС являются удобство в доводке, монтаже и замене, а также относительная простота конструкции.

Недостатки ИКС:

– высокая неравномерность температурного поля и поля скоростей на выходе из связки ИКС;

– нерациональное использование объема двигателя;

– большие гидравлические потери;

– сложность уплотнения и теплоизоляции пламеперебрасывающих патрубков;

– большая масса.

ИКС в основном применялись в ТРД первого поколения с центробежным компрессором (ВК-1). В настоящее время они широко применяются в ГТД наземного использования.

Трубчато-кольцевая кс

Трубчато-кольцевая КС (рис. 1.3, б) состоит из нескольких жаровых труб 2, соединенных пламеперебрасывающими патрубками 3 и имеющих общий корпус: внутренний 4, наружный 1.

а б в

Рис. 1.3. Компоновочные схемы КС (поперечный разрез): а – трубчатая; б – трубчато-кольцевая; в – кольцевая

Преимущества:

– более равномерные (чем у ИКС) поля скоростей и температур на выходе из КС;

– более рациональное использование объема двигателя;

– пламеперебрасывающие патрубки не требуют герметизации и теплоизоляции;

– меньшие (чем в ИКС) гидравлические потери из-за уменьшения суммарной площади обтекания;

– меньшие (чем у ИКС) габариты и масса.

Недостатком является сложность в доводке, изготовлении и замене жаровых труб.

Кольцевая кс

Кольцевая КС (рис. 1.3, в) представляет собой кольцевую жаровую трубу 2 с определенным количеством горелок с форсунками, размещенную в кольцевом кожухе: внутренний 4, наружный 1.

Преимущества:

– равномерное поле скоростей и температур на выходе из КС;

– минимальные потери тепла через стенки, так как их суммарная площадь минимальна;

– минимальные гидравлические потери;

– отсутствует необходимость в пламеперебрасывающих патрубках;

– минимальный относительный объем.

Недостатки:

– меньшая жесткость (возможность коробления при неравномерном нагреве);

– сложность в доводке (при организации процесса горения в большом объеме высока вероятность неустойчивого горения);

– сложность в изготовлении и замене жаровой трубы.

Несмотря на отмеченные недостатки, в современных и перспективных авиационных ГТД используются, в основном, кольцевые КС.

1.1.4. Организация процесса горения в кс гтд

1.1.4.1. Организация процесса горения в основных кс гтд Трудности организации горения в основных кс гтд

При организации горения необходимо учитывать следующие факторы:

– максимально допустимая температура газа на входе в ГТ (на выходе из КС) современных ГТД ограничена прочностью лопаток ГТ и находится в диапазоне = 1400…1800 K, а температура ПС углеводородного топлива  = 2000…2400 K;

– для обеспечения допустимых значений коэффициент избытка воздуха в КС ГТД должен быть  = 2…5, а горение возможно при  = 0,4…1,7 (см. рис. 1.1);

– скорость потока воздуха, выходящего из компрессора, находится в пределах с_к = 100…190 м/с, что значительно выше скорости распространения пламени при горении с_гор = 10…15 м/c.

Из вышеотмеченного следует, что если не принять специальных конструктивных мер, то горение в КС ГТД будет невозможно.