Форсажная камера газотурбинного двигателя

 

Форсажная камера газотурбинного двигателя содержит установленное 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 с центральной зоной у обтекателя. При этом длину акустических волноводов определяют из соотношения где λ - длина волны радиальной моды колебаний. Изобретение позволяет упростить конструкцию и уменьшить массу форсажной камеры. 1 з.п. ф-лы, 2 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 с центральной зоной у обтекателя, при этом длину акустических волноводов определяют из соотношения

где λ - длина волны радиальной моды колебаний.

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

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

где λ - длина волны радиальной 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 регулярных колебаний в ней во всем диапазоне рабочих режимов. Устройство, требующееся для этого, получается более простым и с меньшей массой.

Это обеспечивает задачу изобретения - упрощение 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.

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 с центральной зоной 12 у обтекателя 5. Акустические волноводы 9 выполнены из трубопроводов 13. При этом 14 - длина диффузора 4 вдоль продольной оси, 15 - расчетная длина акустических волноводов 9 по дуге.

При работе форсажной камеры при наступлении режима вибрационного горения возникают периодические колебаний давления и скорости с одной из мод радиальных колебаний камеры. В этом случае газ совершает периодическое движение по определенной траектории в радиальном направлении собственно форсажной камеры 11 и по установленным в ней определенным образом акустическим волноводам 9 (трубопроводам). Для любой моды радиальных колебаний камеры длина соответствующего трубопровода 15 примерно в полтора раза превышает длину волны колебаний по оси 14 и благодаря этому на выходе из трубопровода 15 волны взаимодействуют в противоположной фазе, 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, с.445.

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

Формула изобретения

1. Форсажная камера газотурбинного двигателя, содержащая установленное в корпусе фронтовое устройство с кольцевыми стабилизаторами пламени, размещенное на выходе из диффузора, образованного его корпусом 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 с центральной зоной у обтекателя, при этом длину акустических волноводов определяют из соотношения

где λ - длина волны радиальной моды колебаний.

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

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2