ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки

Закручивающее устройство для камеры сгорания высокотемпературного ГТД содержит внутренний 1 (см. рисунок 1) и наружный 2 завихрители, а так же топливную форсунку 3. Приводной механизм внутреннего завихрителя имеет цилиндрический корпус, выполненный в виде гильзы 4, образующей с форсункой 3 кольцевую полость 5, содержит размещенный в полости 5 подпружиненный с одной стороны поршень 6 и жестко закрепленную с ним с другой стороны цилиндрическую втулку 7, имеющую продольные вырезы 8 по числу лопаток внутреннего завихрителя 1. На одной из сторон продольных вырезов 8 имеются зубчатые рейки, в зацепление с которыми входят шлицы поводков 9 поворотных хвостиков 10 лопаток внутреннего завихрителя 1.

Поворотные хвостовики 10 закреплены с возможностью поворота между внутренним 11 и средним разделительным 12 кольцами закручивающего устройства. Полость поршня 6, обратная пружине, соединена с топливным каналом 13 форсунками 1.

Приводной механизм наружного завихрителя 2 выполнен в виде кольцевой полости 14, образованной между наружным кольцом 15 закручивающего устройства и стенкой жаровой трубы 16, и заключенного в ней сильфона 17, одна сторона сильфона 7 жестко закреплена к фланцу 18 наружного кольца 15, а к другой стороне сильфона жестко крепится цилиндрическая втулка 19, имеющая продольные вырезы 20 по числу лопаток наружного завихрителя. На одной из сторон продольных вырезов 20 имеются зубчатые рейки, в зацепление с которыми входят шлицы поводков 21 поворотных хвостиков 22 лопаток наружного завихрителя 2. Поворотные хвостовики 22 закреплены с возможностью поворота между средним разделительным 12 и наружным 15 кольцами закручивающего устройства.

Во внутреннюю полость сильфона 17 подводится давление перед компрессором двигателя, а давление в кольцевой полости 14 соответствует давлению за компрессором ГТД.

Устройство для регулирования завихрителя фронтового устройства работает следующим образом. При неработающем двигателе, когда топливо и воздух в камеру сгорания не подводятся, элементы устройства находятся в исходном положении. Хвостовики 10 лопаток внутреннего завихрителя 1 установлены на максимально допустимый угол с минимальным проходным сечением в межлопаточных каналах, а поршень 6 с цилиндрической втулкой 7 находятся в крайнем исходном положении на упоре. Хвостовики 22 лопаток наружного завихрителя 2 установлены на максимальный конструктивный угол (завихритель закрыт), а сильфон 17 имеет максимальный объем.

При запуске двигателя под действием давления топлива поршень 6 начинает перемещаться, сжимая пружину, и перемещает цилиндрическую втулку 7, которая через зубчатые передачи поворачивает поводок 9 хвостовиков 10 лопаток внутреннего завихрителя 1 на открытие (меньший угол), одновременно увеличивая площадь проходного сечения межлопаточных каналов. Одновременно начинает расти давление воздуха за компрессором Р _к^*. Рост Р _к^* приводит к сжатию сильфона 17 и его перемещению сторону фланца 18 наружного кольца 15, вызывающего, в свою очередь, и перемещение цилиндрической втулки 19, которое приводит к повороту поводка 21 хвостовиков 22 лопаток наружного завихрителя 2 на открытие с увеличением площади проходного сечения межлопаточных каналов.

Зависимость угла установки хвостовиков лопаток внутреннего завихрителя 1 от давления топлива (режима работы ГТД) определяется жесткостью пружины и выбирается из условий подержания в зоне горения коэффициента избытка воздуха, близкого к оптимальному, обеспечение требуемой закрутки потока на всех режимах работы ГТД и приемлемого уровня гидравлических потерь.

Углы отклонения хвостовиков лопаток внутреннего завихрителя регулируются в узком диапазоне по величине давления топлива перед форсунками, а углы отклонения хвостовиков лопаток наружного завихрителя регулируются в широком диапазоне (завихритель полностью закрыт - полностью открыт) по величине степени повышения давления воздуха в компрессоре двигателя по формуле:

^*_к = , где Р _к^* - давление воздуха за компрессором, МП _а Р _вх^* - давление воздуха перед компрессором, МПа.

Зависимость угла установки хвостовиков лопаток наружного завихрителя от определяется жесткостью сильфона 17, которая выбирается такой, чтобы на режимах запуска и «малого газа» наружный завихритель был полностью закрыт, а на режиме максимальной мощности полностью открыт. На режиме максимальной мощности элементы устройства занимают положение, представленное на рисунке 2. При переходе двигателя на пониженные режимы работы давление топлива и снижаются, вызывая перемещение поршня 6 и сильфона 17 в направлении исходного положения. В результате чего хвостовики лопаток внутреннего и наружного завихрителей поворачиваются на большой угол, уменьшая при этом площадь проходных сечений межлопаточных каналов.

Применение данной разработки позволяет расширить диапазон регулирования лопаточного завихрителя для КС высокотемпературного ГТД и повысить его эффективность с точки зрения снижения гидравлических потерь в закручивающем устройстве путем раздельного управления наружным и внутренним завихрителем и по режимам работы ГТД и при изменении условий полета летательного аппарата.

Рис. 1. Регулятор поворота лопаток (в положении, соответствующем минимальному режиму работы) продольный разрез

Рис. 2. Регулятор поворота лопаток (в положении, соответствующем максимальному режиму работы)

Рис. 3. Вид А-А (см. рис. 2)