Форсажная камера газотурбинного двигателя

 

Форсажная камера газотурбинного двигателя содержит установленное в корпусе фронтовое устройство с кольцевыми стабилизаторами пламени, размещенное на выходе из диффузора, образованного корпусом его и обтекателем задней опоры турбины. Перед фронтовым устройством установлено устройство для подавления колебаний, выполненное в виде ряда акустических волноводов, сообщающих периферийные зоны газовой полости камеры. Длину акустических волноводов определяют из защищаемого изобретением соотношения. Изобретение упрощает конструкцию и снижает массу форсажной камеры за счет подавления 1-й и 2-й мод тангенциальных колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к конструкции форсажной камеры ГТД.

Известна форсажная камера газотурбинного двигателя, содержащая корпус и установленное в нем фронтовое устройство с кольцевыми стабилизаторами пламени и противовибрационным экраном, установленным на корпусе (1).

Недостатком ее является демпфирование колебаний давления в узком диапазоне частот.

Известна форсажная камера газотурбинного двигателя, содержащая установленные в корпусе фронтовое устройство с кольцевыми стабилизаторами пламени, расположенными коаксиально вибрационному поглотителю, выполненному в виде полого обтекателя задней опоры турбины с перфорацией на нем в виде двух участков перед и в плоскости фронтового устройства, образующим с корпусом камеры кольцевой диффузор (2).

Такое устройство поглотителя энергии колебаний сложно в изготовлении и имеет значительную массу.

Задача изобретения - упрощение конструкции и снижение массы форсажной камеры.

Для достижения указанной задачи в форсажной камере газотурбинного двигателя, содержащей установленные в корпусе фронтовое устройство с кольцевыми стабилизаторами пламени, размещенное на выходе из диффузора, образованного его корпусом и обтекателем задней опоры турбины, перед фронтовым устройством установлено устройство для подавления колебаний, выполненное в виде ряда акустических волноводов, сообщающих периферийные зоны газовой полости камеры, при этом длину акустических волноводов определяют из соотношения

где λ - длина волны тангенциальной моды колебаний.

Кроме того, акустические волноводы расположены в поперечной плоскости форсажной камеры и выполнены, по меньшей мере, из трех трубопроводов.

Новым здесь является то, что перед фронтовым устройством установлено устройство для подавления колебаний, выполненное в виде ряда акустических волноводов, сообщающих периферийные зоны газовой полости камеры, при этом длину акустических волноводов определяют из соотношения

где λ - длина волны тангенциальной моды колебаний.

Акустические волноводы расположены в поперечной плоскости и выполнены, по меньшей мере, из трех трубопроводов.

Рассчитав длину акустических волноводов, мы получаем возможность выполнить устройство для подавления колебаний путем интерференции акустических волн при вибрационном горении и таким образом обеспечить работу форсажной камеры без регулярных колебаний в ней во всем диапазоне рабочих режимов. Устройство, требующееся для этого, получается более простым и с меньшей массой.

Это обеспечивает задачу изобретения - упрощает конструкции и снижение массы форсажной камеры.

На фиг.1 представлен продольный разрез форсажной камеры;

на фиг.2 - поперечный разрез камеры по А-А с акустическими волноводами для подавления 1-й тангенциальной моды;

на фиг.3 - поперечный разрез камеры по А-А с акустическими волноводами для подавления 2-й тангенциальной моды.

Форсажная камера содержит установленное в корпусе 1 фронтовое устройство 2 с кольцевыми стабилизаторами пламени 3, размещенное на выходе из диффузора 4, образованного корпусом 1 и обтекателем 5 задней опоры 6 турбины 7. Перед фронтовым устройством 2 установлено устройство 8 для подавления колебаний, выполненное в виде ряда акустических волноводов 9, сообщающих периферийные зоны 10 газовой полости камеры 11. Акустические волноводы 9 выполнены из трубопроводов 12.

При этом, 13 - расчетная длина акустических волноводов 9 по дуге.

При работе форсажной камеры при наступлении режима вибрационного горения возникают периодические колебания давления и скорости с одной из мод тангенциальных колебаний камеры. В этом случае газ совершает периодическое движение по определенной траектории в тангенциальном направлении собственно форсажной камеры 11 и по установленным в ней определенным образом акустическим волноводам 9 (трубопроводам). Для любой моды тангенциальных колебаний камеры длина соответствующего трубопровода 12 примерно в полтора раза превышает длину волны колебаний и благодаря этому на выходе из трубопровода 12 волны взаимодействуют в противоположной фазе и гасят друг друга за счет интерференции акустических волн при вибрационном горении и таким образом обеспечивают эффективное подавление акустических колебаний в широком диапазоне рабочих режимов форсажной камеры.

Источники информации

1. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели, Конструкция и расчет деталей, 1969 г., с.445.

2. Патент РФ №2117806, F 02 К 3/10, 1995 г.

Формула изобретения

1. Форсажная камера газотурбинного двигателя, содержащая установленное в корпусе фронтовое устройство с кольцевыми стабилизаторами пламени, размещенное на выходе из диффузора, образованного корпусом его и обтекателем задней опоры турбины, отличающаяся тем, что перед фронтовым устройством установлено устройство для подавления колебаний, выполненное в виде ряда акустических волноводов, сообщающих периферийные зоны газовой полости камеры, при этом длину акустических волноводов определяют из соотношения

где λ - длина волны тангенциальной моды колебаний.

2. Форсажная камера по п.1, отличающаяся тем, что акустические волноводы расположены в поперечной плоскости форсажной камеры и выполнены, по меньшей мере, из трех трубопроводов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3