2.3. Основная камера сгорания

2.3.1. Общая характеристика камеры сгорания

Камера сгорания (КС) – прямоточная, кольцевая, состоит из корпуса с диффузором и жаровой трубы. В КС применён диффузор с фиксированным срывом потока и фронтовое устройство с вихревыми горелками (форкамерами).

Фиксированный срыв стабилизирует потоки в кольцевых каналах камеры и радиальные эпюры температуры газа перед сопловым аппаратом турбины. При этом укороченный диффузор позволил сократить общую длину КС.

Топливо в КС подаётся по двум топливным коллекторам с помощью 28 центробежных двухсопловых форсунок. Топливные коллекторы и трубопроводы подвода топлива теплоизолированы кремнеземной лентой КЛ-11 и металлическим экраном 1Х18Н9Т.

Воспламенение топливовоздушной смеси при запуске двигателя осуществляется электрической системой зажигания. Запуск КС осуществляется с помощью двух свечей поверхностного разряда, установленных со смещением на ¼ шага от осей вихревых горелок.

Цилиндрическая часть корпусов свечей, входящая в корпус КС, охлаждается воздухом из-за компрессора, который проходит через специальные окна в корпусе свечи и выдувается внутрь жаровой трубы. Торец свечи охлаждается воздухом через систему отверстий в секциях жаровой трубы.

Пусковая система обеспечивает запуск двигателя на земле и в полете, воспламенение топлива при запуске форсажной камеры, прокрутку и ложный запуск двигателя. Для запуска двигателя на земле служит газотурбинный двигатель-энергоузел (ГТДЭ), установленный на выносной коробке приводов самолетных агрегатов (ВКА). ГТДЭ используется также для привода самолетных агрегатов на земле при неработающем двигателе (режим «Энергоузел»).

Таблица 2.2

Материалы деталей основной камеры сгорания

Деталь	Материал
Корпус	ХН62ВМЮТ-ВД
Жаровая труба	ЭП-648
Фронтовое устройство	ЭП-99
Внутренняя поверхность жаровой трубы	Покрытие ВКНП-5 (“Рубин”)

2.3.2. Конструкция камеры сгорания

Камера сгорания состоит из корпуса и жаровой трубы.

Корпус включён в силовую систему двигателя и состоит из наружного и внутреннего корпусов, соединённых в передней части 14-ю полыми литыми стойками с помощью сварки. Передняя часть корпусов образует кольцевой двухступенчатый диффузор перед фронтовым устройством жаровой трубы.

Наружный корпус состоит из двух частей, соединённых с помощью фланцев и призонных болтов. В задней части корпуса на специальных гранёных поясах установлены модули ВВТ, лючки осмотра турбины и клапаны системы охлаждения турбины. На наружном корпусе имеются также фланцы под струйную форсунку запуска форсажной камеры для установки пусковых свечей, отбора воздуха, окон осмотра и бобышки для крепления агрегатов и коммуникаций.

Внутренний корпус задним фланцем крепится к корпусу соплового аппарата ТВД. На переднем фланце корпуса установлены элементы лабиринтного уплотнения. К внутренней поверхности корпуса приварены 4 профилированных кольцевых ребра жёсткости.

Полые стойки обеспечивают силовую связь наружного и внутреннего корпусов КС и сообщают заднюю разгрузочную полость компрессора с проточной частью наружного контура.

Состоит из фронтового устройства, зоны смешения и газосборника, образованных вихревыми горелками и профилированными наружными и внутренними секциями.

Горелки и секции соединены между собой с помощью сварки. Для повышения ремонтной технологичности жаровой трубы наружный козырёк воздухозаборника, а также пятая и шестая наружные секции соединены с помощью заклёпок.

Фронтовое устройство жаровой трубы ограничивается воздухозаборником и включает в себя кольцевую оболочку с 28-ю вихревыми горелками и диффузорную часть трубы, оканчивающуюся первым поясом отверстий подвода воздуха в зону горения. Расход воздуха через фронтовое устройство регламентируется лопаточными завихрителями и воздухозаборником.

Вихревая горелка состоит из цилиндрической вихревой камеры, на входе в которую подвижно в радиальном направлении установлен лопаточный завихритель, а на выходе – конический насадок. В центре завихрителя установлена топливная форсунка центробежного типа. Вихревая горелка используется как пневматический распылитель топлива, а также выполняет функции аэродинамического стабилизатора пламени за счёт организации зоны обратных токов вдоль оси вихревой камеры. При этом в процессе турбулентного взаимодействия между топливовоздушным вихрем и высокотемпературным ядром зоны горения осуществляется дополнительное дробление и испарение топлива.

Формирование поля температур на выходе из камеры сгорания осуществляется в смесительной части жаровой трубы воздухом, поступающим через отверстия.

Для снижения температурных напряжений в районе отверстий и повышения жёсткости края отверстий отбортовываются внутрь трубы.

Для охлаждения стенок жаровой трубы в местах соединения секций имеются кольцевые щели, в которые через отверстия поступает воздух, создавая заградительную плёнку в пристеночном слое секции.

Жаровая труба имеет две плоскости опор: в передней части с помощью семи кронштейнов, фиксирующих жаровую трубу в осевом и радиальном направлениях, и на входе в сопловой аппарат ТВД с помощью плавающих колец.