4.3. Типы камер сгорания:

Все камеры ГТД являются прямоточными. В них воздух и га­зы сохраняют осевое направление своего движения. Камеры сгора­ния подразделяются на три типа (рис. 4.2): а) — трубчатые (ин­дивидуальные); б) — трубчато-кольцевые и в) — кольцевые.

Т рубчатая камера сгорания имеет жаровую трубу 1 и корпус (кожух) 2. Процесс сгорания в каждой камере протекает независимо от процесса в других камерах. Между собой они сообщаются патруб­ками, по которым при "за­пуске распространяется пламя из камер, где име­ются воспламенители, и с помощью которых вырав­нивается давление между камерами.

Кольцевая камера имеет кольцевой кожух 2, внутри которого размеща­ется жаровая труба 1, имеющая в головной час­ти несколько горелок.

Трубчато - кольцевая камера имеет несколько жаровых труб 1, разме­щенных в общем кольцевом кожухе 2, и представляет собой комбинацию трубчатой и кольцевой камер сгорания.

К достоинствам трубчатых камер относится сравнительная про­стота экспериментальной отработки, возможность быстрого осмот­ра и замены камеры без разборки двигателя. Вместе с тем комплект таких камер на двигателе имеет большую массу и габарит­ные размеры. Кожухи камер не могут быть использованы в каче­стве элемента силовых корпусов двигателей.

Кольцевые камеры хорошо вписываются в габаритные разме­ры двигателя, имеют сравнительно небольшую массу, обладают хорошими пусковыми свойствами, отличаются сравнительно неболь­шими гидравлическими сопротивлениями. Но доводка таких камер более сложна, чем трубчатых, осмотр и замена их в эксплуатации затруднены.

Трубчато-кольцевые камеры обладают преимуществами камер других типов, но при одинаковой с кольцевой камерой площади се­чения они имеют меньшую площадь газового тракта.

Наибольшее распространение имеют кольцевые и трубчато-кольцевые камеры сгорания. Трубчатые использовались только в двига­телях с центробежными компрессорами.

4.4. Организация процесса сгорания

Схема камеры сгорания изображена на рис. 4.3. Камера име­ет жаровую трубу 1 и корпус 2. Топливо в камеру впрыскивается форсункой 3.

В камеру поступает воздух из компрессора (суммарный коэф­фициент избытка воздуха a_∑=2,4 ... 4,0). Сгорание топлива в та­ком большом количестве движущегося воздуха неосуществимо, так как очень бедная смесь не воспламеняется.

Устойчивое и быстрое сгорание топлива может быть осуществ­лено, если сжигать топливо не во всем объеме воздуха, а в части объема, обеспечивающей получение смеси, характеризующейся ве­личиной а, близкой к единице. Исходя из этих соображений, объем камеры сгорания делится на зону смешения и зону горения. Деле­ние это является условным, и четкой границы между зонами нет.

Рис. 4.3. Схема камеры сгорания

Поступающий из компрес­сора воздух на входе в камеру сгорания разделяется на первичный, вторичный и смеси­тельный. Первичный воздух поступает для начального сме­сеобразования, надежного вос­пламенения смеси, организа­ции устойчивого фронта пла­мени, для чего должна быть смесь, соответствующая α= 0,8 ... 0,9. Вторичный воздух подводится через передние ряды отверстий в жаровой трубе и слу­жит для завершения процесса сгорания, при этом значения α воз­растают до 1,5 ... 1.7. Процесс сгорания на этом практически за­канчивается из-за подвода большого количества воздуха в зону смешения и охлаждения продуктов сгорания.

Если в начале зоны горения температура достигает 2300 ... 2500К, то за счет смесительного воздуха она снижается до тем­пературы 1200 ... 1600К, с которой газы поступают в газовую тур­бину. Часть воздуха используется для охлаждения стенок жаровая трубы (20—30%).

Уменьшение скорости поступающего в камеру воздуха осуще­ствляется с помощью диффузора на входе в .камеру сгорания. Для обеспечения устойчивого горения в первичной зоне камеры созда­ются циркуляционные зоны (зоны стабилизации), имеющие низкие скорости движения газа (рис. 4.4).

В современных камерах сгорания эти зоны, как правило, осу­ществляются с помощью завихрителей, образующих вместе с фор­сунками фронтовое устройство. Постепенно, по мере движения по­тока вдоль камеры, из-за трения и поступления через отверстия в жаровой трубе боковых струй вращение воздуха уменьшается.

Снижение дымления в камерах сгорания достигается путем ис­парения топлива и смешивания его с воздухом до поступления в зону горения.