Двухконтурный газотурбинный двигатель

Двухконтурный газотурбинный двигатель содержит наружный контур, образованный наружным корпусом двигателя и корпусом компрессора, кожух, установленный в наружном контуре, перекрывающий часть его проходного сечения и образующий с одним из корпусов полость, теплообменник с ребрами, расположенный в этой полости и сообщенный каналами подвода и отвода теплоносителя с источниками высокого и низкого давления. Полость образована межу наружным корпусом и кожухом, и ребра теплообменника выполнены на одном из них. Каналом отвода теплоносителя с источником низкого давления сообщена полость перед ребрами теплообменника, а каналом подвода теплоносителя с источником высокого давления сообщена полость за ребрами теплообменника. Ребра теплообменника выполнены кольцевыми, и в каждом его ребре, выполнен, по крайней мере, один осевой паз. Пазы соседних ребер смещены относительно друг друга. Изобретение направлено на исключение контакта потока воздуха, проходящего в наружном контуре, с ребрами теплообменника, что снижает гидравлические потери в наружном контуре, и исключение влияния на работу теплообменника повышенных температур от корпуса компрессора за счет размещения его на более холодных элементах двигателя, повышает эффективность работы теплообменника. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано преимущественно в малоразмерных двухконтурных газотурбинных двигателях.

Известен двухконтурный газотурбинный двигатель, содержащий наружный корпус и корпус компрессора с образованием между ними наружного контура. В наружном контуре двигателя установлен теплообменник, выполненный в виде осевых ребер, закрепленных на наружном корпусе компрессора. (Патент США №2588532, кл. 60-35.6, 12.05.43 г.).

Теплообменник занимает часть поперечной площади наружного контура, и между теплообменником и наружным корпусом имеется канал для прохода воздуха.

Такая конструкция двигателя обладает следующими недостатками:

- при обтекании воздухом ребер теплообменника, расположенных в наружном контуре, имеются гидравлические потери в контуре;

- расположение теплообменника на корпусе компрессора снижает эффективность работы теплообменника при использовании его в качестве устройства для охлаждения теплоносителя, используемого для нужд двигателя, т.к. корпус компрессора имеет высокую температуру и из-за этого происходит нагрев теплообменника в целом.

Также известен двухконтурный газотурбинный двигатель, содержащий наружный контур, образованный наружным корпусом двигателя и корпусом компрессора. В наружном контуре установлен кожух, перекрывающий часть его проходного сечения и образующий с корпусом компрессора полость, в которой расположен теплообменник с ребрами, сообщенный каналами подвода и отвода теплоносителя с источниками высокого и низкого давления (ЕР 1555406, MПK F02C 7/141, 2005 г.).

Наличие кожуха и расположение теплообменника в полости между корпусом компрессора и кожухом снижает гидравлические потери в контуре, однако расположение ребер на корпусе компрессора снижает эффективность работы теплообменника, т.к. корпус компрессора имеет высокую температуру и из-за этого происходит нагрев теплообменника в целом.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является исключение влияния на работу теплообменника повышенных температур от корпуса компрессора за счет размещения его на более холодных элементах двигателя, что повышает эффективность работы теплообменника.

Технический результат достигается тем, что двухконтурный газотурбинный двигатель содержит наружный контур, образованный наружным корпусом двигателя и корпусом компрессора. В наружном контуре установлен кожух, перекрывающий часть его проходного сечения и образующий с одним из корпусов полость, в которой помещен теплообменник с ребрами, сообщенный каналами подвода и отвода теплоносителя с источниками высокого и низкого давления.

Новым в изобретении является то, что полость образована между наружным корпусом двигателя и кожухом, и ребра теплообменника выполнены на одном из них.

Каналом отвода теплоносителя с источником низкого давления сообщена полость перед ребрами теплообменника, а каналом подвода теплоносителя с источником высокого давления сообщена полость за ребрами теплообменника, что позволяет осуществить противоточную схему теплообмена, более эффективную, чем прямоточную, которая применена в наиболее близком аналоге.

Ребра теплообменника выполнены кольцевыми, и в каждом его ребре выполнен, по крайней мере, один осевой паз, при этом пазы соседних ребер смещены относительно друг друга. Выполнение ребер кольцевыми на цилиндрическом или коническом участках кожуха или наружного корпуса двигателя позволяет снизить трудоемкость изготовления теплообменника и соответственно двигателя. Выполнение в каждом ребре, по крайней мере, одного осевого паза со смещением их в соседних ребрах относительно друг друга в окружном направлении, позволяет максимально использовать теплопередающую поверхность каналов теплообменника.

На прилагаемых чертежах изображен двухконтурный газотурбинный двигатель:

фиг.1 - вариант выполнения двухконтурного ГТД с теплообменником, ребра которого закреплены на кожухе в полости между кожухом и наружным корпусом;

фиг.2 - вариант выполнения двухконтурного ГТД с теплообменником, ребра которого закреплены на наружном корпусе двигателя в полости между кожухом и наружным корпусом;

фиг.3 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2;

фиг.5 - вариант выполнения теплообменника с кольцевыми ребрами;

фиг.6 - разрез В-В фиг.5.

Двухконтурный газотурбинный двигатель содержит наружный корпус 1 (фиг.1) и корпус 2 компрессора, между которыми образован наружный контур 3.

В наружном контуре 3 установлен кожух 4, имеющий гладкие обтекаемые формы и перекрывающий часть проходного сечения наружного контура 3, и образующий с наружным корпусом 1 (фиг.1, 2) полость 5. Теплообменник 6 установлен в полости 5, ребра 7 которого могут быть расположены как на кожухе 4 (фиг.3), так и на наружном корпусе 1 (фиг.4).

Полость 5 перед ребрами 7 теплообменника 6 (фиг.1, 5) сообщена каналом 8 отвода теплоносителя с источником низкого давления, например с устройством для образования масловоздушной смеси, идущей на смазку и охлаждение подшипников двигателя, а полость 5 за ребрами 7 теплообменника 6 каналом 9 подвода теплоносителя сообщена с источником высокого давления, например с полостью за компрессором.

Ребра 7 теплообменника 6 могут быть выполнены как осевыми (фиг.1, 2, 3, 4), так и кольцевыми (фиг.5). В каждом кольцевом ребре 7 может быть выполнен, по крайней мере, один осевой паз 10 (фиг.6) и эти пазы в соседних ребрах могут быть смещены относительно друг друга в окружном направлении.

При работе двигателя теплоноситель по каналу 9 (фиг.1, 5) от источника высокого давления (например, из-за компрессора двигателя) поступает в полость 5, затем движется по каналам между ребер 7, отдавая тепло ребрам 7, кожуху 4 и наружному контуру 1. Затем охлажденный теплоноситель по каналу 8 направляется к источнику низкого давления (например, к устройству для образования масловоздушной смеси, идущей на смазку и охлаждение подшипников двигателя).

Т.о., образование полости между наружным корпусом двигателя и кожухом повышает эффективность работы теплообменника, т.к. наружный корпус является более холодным по сравнению с корпусом компрессора и воздух, проходящий через нее, будет лучше охлаждаться. Расположение ребер на наружном корпусе двигателя также способствует их лучшему охлаждению, как и при расположении ребер на кожухе, как более холодном элементе по сравнению с корпусом компрессора.

1. Двухконтурный газотурбинный двигатель, содержащий наружный контур, образованный наружным корпусом двигателя и корпусом компрессора, кожух, установленный в наружном контуре, перекрывающий часть его проходного сечения и образующий с одним из корпусов полость, теплообменник с ребрами, расположенный в этой полости и сообщенный каналами подвода и отвода теплоносителя с источниками высокого и низкого давления, отличающийся тем, что полость образована межу наружным корпусом и кожухом, и ребра теплообменника выполнены на одном из них.

2. Двухконтурный газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что каналом отвода теплоносителя с источником низкого давления сообщена полость перед ребрами теплообменника, а каналом подвода теплоносителя с источником высокого давления сообщена полость за ребрами теплообменника.

3. Двухконтурный газотурбинный двигатель по п.2, отличающийся тем, ребра теплообменника выполнены кольцевыми, и в каждом его ребре, выполнен, по крайней мере, один осевой паз.

4. Двухконтурный двигатель по п.3, отличающийся тем, что пазы соседних ребер смещены относительно друг друга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к двигателям для летательных аппаратов. .

Изобретение относится к газотурбинным установкам для привода внешней нагрузки, преимущественно электрогенератора в составе электростанции, или для механического привода.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к конструкциям воздушно-реактивных двигателей. .

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к двигателям для высокоскоростных летательных аппаратов. .

Изобретение относится к реактивным двигательным установкам и предназначено для применения при полетах летательных аппаратов, преимущественно скоростных самолетов в воздушном пространстве.

Изобретение относится к реактивным двигательным установкам, в частности, к приспособлениям, связанным с нагнетанием воздуха в камеры сгорания упомянутых двигателей, дополнительным сжатием воздуха непосредственно в указанных камерах сгорания и обеспечением на этой основе повышения мощности двигателей и увеличения создаваемой ими реактивной тяги.

Изобретение относится к компрессорам двухконтурных турбореактивных двигателей с широкохордными рабочими лопатками. .

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам узловых соединений корпусов газотурбинных двигателей летательных аппаратов. .

Изобретение относится к газотурбинным установкам для механического привода или для привода электрогенератора, выполненного на базе конвертированного авиационного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным установкам, выполненным на базе конвертированного двухконтурного авиационного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным установкам на базе конвертируемых авиационных двигателей для привода электрогенератора или для механического привода

Изобретение относится к газотурбинным установкам, выполненным на основе конвертированного авиационного двухконтурного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным установкам для механического привода и для привода электрогенератора

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве движителя различных летательных аппаратов

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к турбореактивному двухконтурному двигателю (ТРДД) летательного аппарата, и может быть использовано в качестве силовой установки в других областях промышленности

Изобретение относится к разгрузочному устройству, предназначенному для отвода части первичного потока во вторичный поток в турбореактивном двигателе

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к снижению уровня инфракрасного излучения (ИКИ) турбореактивных двигателей (ТРД) в заднюю полусферу самолета

Изобретение относится к области компрессорных воздушно-реактивных двигателей, представляющих собой реактивный воздушный винт (пропеллер с реактивным приводом). Камеру сгорания топлива и сверхзвуковое реактивное сопло компрессорного воздушно-реактивного двигателя вращают на конце полой лопасти воздушного винта центробежного компрессора с окружной скоростью концов лопастей >300 м/с. Газ, вытекающий из камеры сгорания топлива в сверхзвуковое реактивное сопло, перед поступлением в сопло предварительно смешивают в камере смешения газов с атмосферным воздухом, имеющим степень сжатия >40. Смешивание вытекающего из камеры сгорания топлива газа с атмосферным воздухом примерно той же плотности увеличивает массу газа, поступающего в сопло, что повышает летный КПД сопла и, соответственно, повышает КПД двигателя. 2 ил.
Наверх