Газотурбинный двигатель

 

Использование: в авиационном двигателестроении, транспортном машиностроении, в теплоэнергетики. Сущность изобретения: газотурбинный двигатель содержит многоступенчатый компрессор МК, турбину Т с полыми сопловыми и рабочими локатками Л, дополнительную турбину, подключенную на входе к выходу из МК, а на выходе его к промежуточной ступени. Система охлаждения Л имеет каналы полузамкнутой системы охлаждения, подключенные на входе к полости за дополнительным компрессором, и петлевые каналы открытой системы охлаждения, расположенные в головной и хвостовой частях пера Л вблизи спинки и корыта и разделенные одним из каналов открытой системы охлаждения. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а также может быть использовано в транспортном машиностроении и теплоэнергетике.

Известен ГТД [1] с полузамкнутой системой охлаждения, подключенной на входе к полости за компрессором, а на выходе к промежуточной ступени компрессора.

К недостаткам этого ГДТ следует отнести недостаточно высокие КПД и надежность работы.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является ГДТ [2] Он содержит многоступенчатый компрессор, установленный на валу дополнительный компрессор, камеру сгорания, турбину с полыми сопловыми и рабочими лопатками, состоящими из пера с корытом и спинкой и имеющими каналы полузамкнутой системы охлаждения, подключенной на входе к полости за дополнительным компрессором, а на выходе к полости камеры сгорания.

К недостаткам прототипа также относятся невысокие КПД и надежность работы.

Задачей изобретения является повышение КПД и надежности работы двигателя.

Указанная задача достигается тем, что он снабжен теплообменником, установленным на входе в дополнительный компрессор, дополнительной турбиной, закрепленной на валу дополнительного компрессора и подключенной на входе к выходу из компрессора, а на выходе к промежуточной ступени последнего, дополнительными каналами открытой системы охлаждения, расположенными в головной и хвостовой частях пера лопатки, причем каналы полузамкнутой системы охлаждения выполнены петлевыми, проходящими вблизи спинки и корыта пера лопатки и разделенными одним из каналов открытой системы охлаждения.

Повышение КПД двигателя достигается вследствии уменьшения относительных радиальных зазоров в последних ступенях компрессора, подключенных по периферии входом и выходом к дополнительной турбине, а также уменьшения расхода охлаждающего воздуха. Повышение надежности работы ГТД обеспечивается за счет улучшения условий работы последних ступеней компрессора и интенсификации охлаждения лопаток турбины.

На фиг. 1 изображена схема ГТД, а на фиг. 2 поперечные сечения сопловой и рабочей лопаток.

ГТД содержит компрессор 1, камеру сгорания 2, турбину 3, дополнительную турбину 4, подключенную выходом к полости промежуточной ступени компрессора, а входом к полости за компрессором, теплообменник 5, дополнительный компрессор 6, расположенный на одном валу с дополнительной турбиной 4, каналы полузамкнутой системы охлаждения лопаток 7, связывающие выход дополнительного компрессора 6 с полостью камеры сгорания 2, каналы открытой системы охлаждения лопаток 8. В сопловых лопатках 9 и рабочих лопатках 10 каналы полузамкнутой системы охлаждения лопаток 7 выполнены петлевидными. В головной части пера лопаток расположен дефлектор 11. Каналы открытой системы охлаждения лопаток 8 в головной и хвостовой частях пера сообщены между собой каналом 12. Каналы полузамкнутой системы охлаждения лопаток 7 проходят вблизи спинки и корыта пера лопаток, образуя удобооптекаемые каналы 13.

При работе ГТД производится отбор сжатого воздуха за компрессором 1. Одна часть воздуха после охлаждения в теплообменнике 5, сжатия в дополнительном компрессоре 6, нагрева в каналах полузамкнутой системы охлаждения лопаток 7 возвращается в камеру сгорания 2. Вторая часть воздуха после расширения в дополнительной турбине 4 направляется в полость промежуточной ступени компрессора, обеспечивая увеличенный расход воздуха через последние ступени компрессора 1. Третья часть воздуха после нагрева в каналах открытой системы охлаждения лопаток 8 выводится в проточную часть турбины 3. Основная часть воздуха поступает в камеру сгорания 2, где смешивается с частью воздуха полузамкнутой системы охлаждения и нагревается за счет сжигания топлива.

Формула изобретения

Газотурбинный двигатель, содержащий многоступенчатый компрессор, установленный на валу дополнительный компрессор, камеру сгорания, турбину с полыми сопловыми и рабочими лопатками, состоящими из пера с корытом и спинкой и имеющими каналы полузамкнутой системы охлаждения, подключенной на входе к полости за дополнительным компрессором, а на выходе к полости камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности в работе двигателя, он снабжен теплообменником, установленным на входе в дополнительный компрессор, дополнительной турбиной, закрепленной на валу дополнительного компрессора и подключенной на входе к выходу из компрессора, а на выходе к промежуточной ступени последнего, дополнительными каналами открытой системы охлаждения, расположенными в головной и хвостовой частях пера лопатки, причем каналы полузамкнутой системы охлаждения выполнены петлевыми, проходящими вблизи спинки и корыта пера лопатки и разделенными одним из каналов открытой системы охлаждения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2