3.2. Типы камер сгорания и их сравнительная оценка

Камеры сгорания ГТД подразделяются по направлению потока воздуха и продуктов сгорания на прямоточные и противоточные; по способу подачи топлива в зону горения — на камеры с пода­чей топлива в паровой фазе и камеры с подачей топлива в жид­кой фазе (в распыленном виде); по конструкции — на инди­видуальные (отдельные, трубчатые), кольцевые и трубчато-кольцевые.

Р ис. 1. Прямоточная трубчато-кольцевая камера сгорания:

1 — форсунка; 2 — завихритель; 3 — наружный корпус камеры; 4 — жаровая труба; 5 - внутренний корпус камеры; 6 — газосборник; 7 — сопловой аппарат турбины

Прямоточные камеры (рис.1) получили в современных дви­гателях наибольшее распространение, так как отсутствие двукратного поворота потока воздуха на 180°, характерного для противоточных ка­мер, позволяет выполнить камеры с наименьшими гидравлическими по­терями и с небольшим диаметральным габаритным размером.

Недостатком камер этого типа является увеличение расстояния между турбиной и компрессором, что приводит к увеличению общей длины двигателя, а главное, к увеличению расстояния между передней и задней опорами ротора двигателя и соответствующему усложнению конструкции и увеличению веса ротора и двигателя в целом.

Противоточные камеры позволяют уменьшить длину дви­гателя и его ротора, так как элементы камеры могут быть расположены над турбиной и выходной трубой (рис. 2). В отдельных случаях (рис.3) камера сгорания размещается между турбиной и компрессором. При этом жаровой трубе придается такая форма, что расстояние между компрессором и турбиной сокращается почти в два раза по сравнению с двигателем, имеющим прямоточную камеру.

Противоточные камеры сгорания целесообразно применять в том случае, когда решающим является требование уменьшения веса и габа­ритов по длине двигателя. К числу таких двигателей нужно отнести в первую очередь газотурбинные стартеры. Требование упрощения конст­рукции двигателей для летательных аппаратов одноразового действия с небольшой продолжительностью полета, а также для самолетов верти­кального взлета и посадки может также привести к целесообразности применения противоточных камер.

Рис. 2. Противоточная индивидуальная камера сгорания:

1 - рабочее колесо компрессора; 2 - газосборник; 3 - кожух камеры; 4 - жаровая тру­ба; 5 - свеча зажигания; 6 - завихритель; 7 - форсунка

Рис. 3. Противоточная кольцевая камера сгорания:

1 - рабочее колесо компрессора; 2 - корпус камеры; 3 - жаровая труба; 4 - форсунка; 5 - сопловой аппарат турбины; 6 - рабочее колесо турбины; 7 - выходное устройство

Испарительные камеры с подачей топлива в паровой фазе (рис. 4) применяются в ГТД сравнительно редко. Это обусловлено в первую очередь трудностью обеспечения надежно работающей испари­тельной системы, представляющей собой набор трубок 1, внутрь которых при помощи форсунок 4 подводится топливо, смешиваемое с поступаю­щим в них воздухом. Внутри испарителей образуется обогащенная смесь с коэффициентом избытка воздуха 0,25- 0,30. Форма и раз­меры трубок-испарителей должны быть выбраны из условия предотвра­щения коксования топлива и обгорания трубок на всех режимах ра­боты двигателя.

Рис. 4. Прямоточная индивидуальная камера с подачей топлива в паровой фазе:

1 - трубка-испаритель; 2 - воздухоподводяший патрубок; 3 - жаровая труба; 4 - форсунка; 5 - кожух камеры; 6 - диффузор камеры; 7 – газосборник