Турбореактивный двигатель

Авторы патента:

Пожаринский Александр Адольфович (RU)

Кузнецов Валерий Алексеевич (RU)

F02K3/077 - установка многоконтурного типа, т.е. с тремя и более потоками

F02K3/075 - управление соотношением расхода воздуха в контурах

Владельцы патента RU 2592937:

Открытое акционерное общество "АВИАДВИГАТЕЛЬ" (RU)

Изобретение относится к авиационным турбореактивным двигателям, включая двигатели для сверхзвуковых многорежимных самолетов. В турбореактивном двигателе с внешней стороны от канала наружного контура выполнен канал третьего контура, образованный на входе в двигатель промежуточными полками входного направляющего аппарата вентилятора и внешним корпусом двигателя и далее ниже по потоку - разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора совместно с внешним корпусом двигателя. Задние кромки входного направляющего аппарата вентилятора в канале третьего контура выполнены поворотными. Внешняя поверхность разделительных полок спрямляющих лопаток выполнена на большем диаметре по отношению к внешней поверхности разделительных полок рабочих лопаток с образованием уступа в проточной части канала третьего контура. Отношение радиальной величины h уступа между разделительными полками рабочей лопатки и спрямляющей лопатки вентилятора в канале третьего контура к осевому зазору δ между разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора находится в пределах 0,5…1,5. Изобретение направлено на повышение надежности турбореактивного двигателя. 4 ил.

Изобретение относится к авиационным турбореактивным двигателям, включая двигатели для сверхзвуковых многорежимных самолетов.

Известен двухконтурный турбореактивный двигатель с воздухо-воздушным теплообменником в канале наружного контура (патент RU 2488710).

Недостатками известной конструкции являются ухудшенные экономические и акустические характеристики из-за отсутствия регулируемого по площади смесителя.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является двухконтурный турбореактивный двигатель с каналом наружного контура и регулируемым смесителем на выходе из турбины низкого давления (патент RU №2494271, МПК: F02K 1/46, F02K 3/06).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность при высоком уровне неравномерности воздушного потока на входе в двигатель и недостаточная согласованность работы воздухозаборника самолета ( не показано) и двигателя.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности турбореактивного двигателя путем выполнения канала третьего контура, предназначенного для слива возмущенного потока воздуха и лучшего согласования расходных характеристик двигателя, воздухозаборника и сопла (не показано) для уменьшения внешнего сопротивления самолета.

Указанный технический результат достигается тем, что в турбореактивном двигателе с каналом наружного контура, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ с внешней стороны от канала наружного контура выполнен канал третьего контура, образованный на входе в двигатель промежуточными полками входного направляющего аппарата вентилятора и внешним корпусом двигателя и далее ниже по потоку - разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора совместно с внешним корпусом двигателя, причем задние кромки входного направляющего аппарата вентилятора в канале третьего контура выполнены поворотными, а внешняя поверхность разделительных полок спрямляющих лопаток выполнена на большем диаметре по отношению к внешней поверхности разделительных полок рабочих лопаток с образованием уступа в проточной части канала третьего контура, при этом отношение h/δ=0,5…1,5, где:

h - радиальная величина уступа между разделительными полками рабочей лопатки и спрямляющей лопатки вентилятора в канале третьего контура,

σ - осевой зазор между разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора.

Выполнение турбореактивного двигателя трехконтурным с каналом третьего контура позволяет сбрасывать неравномерный, возмущенный поток воздуха в обход каналов наружного и внутреннего контуров двигателя, что повышает его надежность и улучшает согласование работы системы: воздухозаборник-двигатель-сопло.

Выполнение задних кромок входного направляющего аппарата вентилятора поворотными в канале третьего контура позволяет регулировать расход воздуха через канал третьего контура, что позволяет регулировать степень двухконтурности двигателя по режимам полета, уменьшая тем самым внешнее сопротивление воздухозаборника на трансзвуковых режимах полета и улучшая экономичность и акустические характеристики двигателя на взлете.

Выполнение внешней поверхности разделительных полок спрямляющих лопаток вентилятора на большем диаметре по отношению к внешней поверхности разделительных полок рабочих лопаток позволяют снизить паразитные утечки воздуха из канала наружного контура в канал третьего контура, что повышает экономичность двигателя.

При h/δ<0,5 повышаются паразитные утечки воздуха из канала наружного контура в канал третьего контура.

При h/δ>1,5 повышаются гидравлические потери в канале третьего контура.

На фиг. 1 изображен продольный разрез турбореактивного двигателя.

На фиг. 2 - элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде.

На фиг. 3 - элемент II на фиг 2 в увеличенном виде.

На фиг. 4 - элемент III на фиг. 3 в увеличенном виде.

Турбореактивный двигатель 1 состоит из газогенератора 2, включающего в себя компрессор высокого давления 3, камеру сгорания 4 и турбину высокого давления 5, а также расположенную ниже по потоку газа турбину низкого давления 6, на выходе из которой установлен регулируемый смеситель 7. Турбина 6 валом 8 соединена с расположенным на входе 9 двигателя 1 вентилятором 10, состоящим из входного направляющего аппарата 11, рабочего колеса вентилятора 12 с рабочими лопатками 13 и расположенного ниже по потоку спрямляющего аппарата вентилятора 14 с лопатками 15. Лопатки 16 входного направляющего аппарата 11 промежуточными полками 17 совместно с внешним корпусом 18 двигателя 1 образуют канал третьего контура 19. Ниже по потоку воздуха 20 от полок 17 расположены разделительные полки 21 рабочих лопаток 13 и разделительные полки 22 лопаток 15 спрямляющего аппарата 14 вентилятора 10, которые совместно с внешним корпусом 18 образуют продолжение канала 19 третьего контура. Задние кромки 23 лопаток 16 входного направляющего аппарата 11 выполнены поворотными для регулирования расхода воздуха через канал третьего контура 19. Внешняя поверхность 24 разделительных полок 22 лопаток 15 спрямляющего аппарата 14 выполнена на большем диаметре по отношению к внешней поверхности 25 разделительных полок 21 рабочих лопаток 13 с образованием уступа 26 в канале 19 третьего контура. Между полкой 21 и втулкой 27 рабочего колеса вентилятора 12 расположен канал наружного контура 28 двигателя 1, который через кольцевую щелевую полость 29 между полками 21 и 22 соединен с каналом третьего контура 19.

Работает устройство следующим образом.

При работе турбореактивного двигателя 1, при регулировании расхода воздуха с помощью поворотных кромок 23 лопаток 16, в канале 19 на выходе из рабочих лопаток 13 вентилятора 10 может образоваться пониженное давление воздуха по отношению к давлению воздуха в канале наружного контура 28 за рабочей лопаткой 13, что могло бы привести к паразитным утечкам воздуха из канала наружного контура 28 в канал третьего контура 19 и к ухудшению экономичности двигателя 1. Однако этого не происходит, так как проходящий по каналу третьего контура 19 поток воздуха 20 натекает на уступ 26, создавая местное повышенное давление воздуха (воздушный затвор), что снижает перетекание воздуха по щелевой полости 29 из канала 28 в канал 19.

Изменение расхода воздуха через канал третьего контура 19 путем поворота выходных кромок 23 лопаток 16 входного направляющего аппарата 11 в зависимости от режима полета позволяет улучшить экономичность турбореактивного двигателя на дозвуковых режимах полета и повысить удельную тягу двигателя на сверхзвуковых режимах полета, а также снизить внешнее сопротивление самолета.

Турбореактивный двигатель с каналом наружного контура, отличающийся тем, что с внешней стороны от канала наружного контура выполнен канал третьего контура, образованный на входе в двигатель промежуточными полками входного направляющего аппарата вентилятора и внешним корпусом двигателя, и далее ниже по потоку разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора совместно с внешним корпусом двигателя, причем задние кромки входного направляющего аппарата вентилятора в канале третьего контура выполнены поворотными, а внешняя поверхность разделительных полок спрямляющих лопаток выполнена на большем диаметре по отношению к внешней поверхности разделительных полок рабочих лопаток с образованием уступа в проточной части канала третьего контура, при этом отношение h/δ=0,5…1,5, где:
h - радиальная величина уступа между разделительными полками рабочей лопатки и спрямляющей лопатки вентилятора в канале третьего контура,
δ - осевой зазор между разделительными полками рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и, в частности, к двигателю с изменяемым циклом для энергоснабжения сверхзвуковых самолетов в полете. .

Трехконтурный турбоэжекторный двигатель // 2392475

Изобретение относится к авиадвигателестроению. .

Трехкаскадный двухконтурный турбореактивный двигатель с высокой степенью двухконтурности // 2364740

Летательный аппарат // 2289714

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к летательным аппаратам, имеющим на борту емкость для жидкости, предназначенной, например, для тушения пожаров.

Трехконтурный газотурбинный двигатель // 2253745

Изобретение относится к авиадвигателестроению. .

Трехконтурный турбореактивный двигатель // 2213876

Реактивный двигатель // 2086794

Трехконтурный парогазовый реактивный двигатель // 2067683

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к авиационному двигателестроению. .

Газотурбинный двигатель летательного аппарата // 1763695

Клапан разгрузки в газотурбинном двигателе и газотурбинный двигатель // 2472997

Устройство контуров отбора воздуха, ступень компрессора, содержащая такое устройство, компрессор, содержащий такую ступень, и турбореактивный двигатель, содержащий такой компрессор // 2467209

Изобретение относится к области компрессоров для турбореактивных двигателей. .

Система разгрузки компрессора низкого давления газотурбинного двигателя // 2435058

Турбовентиляторный двигатель с компактной системой отбора воздуха от дожимного компрессора // 2433312

Узел вентилятора на лопасти, а также турбовентиляторный газотурбинный двигатель // 2433290

Конструкция канала перепуска между внутренним и внешним контурами газотурбинного двигателя (варианты) и содержащие ее устройство для перепуска газа, газотурбинный и авиационный двигатели // 2402688

Регулируемый смеситель для изменения степени двухконтурности турбореактивного двухконтурного двигателя // 2249120

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к устройствам, регулирующим степень двухконтурности и обеспечивающим снижение шума двухконтурных турбореактивных двигателей.

Двухконтурный газотурбинный двигатель со средствами отведения избыточного количества воздуха с упрощенным управлением // 2222708

Изобретение относится к области двухконтурных газотурбинных двигателей, конкретно авиационных двухконтурных турбореактивных двигателей. .

Способ обеспечения устойчивой работы вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя и смеситель для его осуществления // 2144621

Смеситель двухконтурного газотурбинного двигателя // 1777415

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано в авиационных двухконтурных двигателях. .

Клапанный узел вентилятора // 2623704

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к клапанным устройствам для газотурбинных двигателей. Клапанный узел вентилятора содержит корпус канала перепуска с установленным на нем с возможностью осевого перемещения кольцевым клапаном и механизм перемещения кольцевого клапана с приводом, размещенным над корпусом канала перепуска. Кольцевой клапан выполнен в виде оболочки профилированной формы и системы ребер жесткости внутри него, механизм перемещения кольцевого клапана содержит две тяги с общей поворотной осью, одна из которых соединена с кольцевым клапаном, а другая - с приводом. Тяга, соединенная с кольцевым клапаном, и элемент ее крепления к последнему размещены внутри кольцевого клапана, а поворотная ось проходит через соответствующие отверстия в корпусе канала перепуска и кольцевого клапана, при этом кольцевой клапан выполнен с возможностью поступательно-вращательного движения. Изобретение позволяет упростить конструкцию поворотного механизма клапанного узла, снизить массу клапанного узла и повысить его ресурс и надежность, а также поддержать минимальное гидравлическое сопротивление течению воздуха в канале и минимизировать утечки воздуха через зазоры. 3 ил.

Способ работы трехконтурного турбореактивного двигателя // 2637153

Способ работы трехконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой заключается в том, что сжатый воздух из адаптивного вентилятора разделяют на три потока. Поток первого контура подают в газогенератор, выхлопные газы из которого подают в турбину низкого давления, а от нее через смеситель и форсажную камеру в основное реактивное сопло. Поток второго контура подают через форсажную камеру в основное реактивное сопло. Поток третьего контура подают в сопло третьего контура. Регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами направления потоков сжатого воздуха и включения в работу форсажной камеры. На максимальном и переходных режимах работы с форсированием двигателя поток сжатого воздуха третьего контура подают непосредственно из канала третьего контура через форсажную камеру в основное реактивное сопло. Открытие и закрытие распределительных устройств для подключения и отключения канала третьего контура осуществляют по значениям приведенной частоты вращения ротора низкого давления. Изобретение направлено на повышение максимальной полетной тяги турбореактивного двигателя на максимальных и переходных режимах с форсированием двигателя при сохранении параметров расхода топлива. 4 ил.