Система топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к системе топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя и топливному коллектору для распыливания жидкого топлива. Задачей изобретения является сохранение длительного горения на одной или нескольких дежурных форсунках при отсечках подачи топлива в коллектор для последующего восстановления горения без использования системы воспламенения. Поставленная задача решается тем, что в конструкции коллектора выделяется дежурная (одна или более) центробежная двухконтурная форсунка открытого типа с противонагарным колпачком, которая при отсечках подачи топлива в коллектор переходит на автономное питание с малым расходом топлива, обеспечивающим поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха, поступающего к торцу форсунки через каналы противонагарного колпачка. При этом зона горения организуется завихрением этого воздуха непосредственно за торцом форсунки. Изобретение позволяет длительно поддерживать горение в зоне дежурной форсунки, что обеспечит восстановление горения в основной камере сгорания при резких сбросах расхода топлива, срабатывании антипомпажной системы, запуске на режимах авторотации и т.п. без использования системы воспламенения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к системе топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя и топливному коллектору с форсунками для распиливания жидкого топлива.

Процессы смесеобразования в камерах сгорания газотурбинных двигателей существенно влияют на организацию горения, надежность и экономичность работы камер сгорания, термический режим отдельных элементов двигателей.

Известна полезная модель №64324 камеры сгорания газотурбинного двигателя, включающая корпус, топливный коллектор, форсунки, зивихрители, диффузоры и жаровую трубу с внешним и внутренним кожухом, на котором имеются охлаждающие средства, при том, что жаровая труба разделена на две зоны горения: дежурную и основную, а топливный коллектор представляет собой блок из двух коллекторов, один из которых соединен с форсунками дежурной зоны, а другой - с форсунками основной зоны. Недостатком указанной модели является значительная длина жаровой трубы, определяемая разнесением зон горения и коллекторов с форсунками по длине камеры сгорания. При этом минимальный расход топлива для горения в дежурной зоне значителен, а кратковременная отсечка подачи топлива в нем вызывает погасание пламени в камере сгорания.

Наиболее близким прототипом является коллектор основной камеры сгорания с центробежными двухконтурными форсунками открытого типа с противонагарными колпачками, которые обладают конструктивной способностью к восстановлению горения в основной камере сгорания за счет истекающих из нижних форсунок остатков топлива в трубопроводах коллектора при кратковременных отсечках подачи топлива в коллекторы при срабатывании антипомпажной системы, стоп-крана или клапана сброса и останова (см. например, Кирпичев А.С., Коцюбинский С.В., Мосягин В.В. Восстановление горения в основной камере сгорания с форсунками открытого типа // Климовские чтения-2012: Перспективные направления развития предприятий авиадвигателестроения: сборник докладов международной научно-технической конференции. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2012. - 132…140 с.). Недостатком описанного коллектора является ограничение длительности удержания пламени на торце форсунки объемом остаточного топлива, определяющейся временем опорожнения трубопроводов и топливного коллектора, а так же возможность погасания этого остаточного горения при эволюциях самолета.

Задачей изобретения является сохранение длительного горения на одной или нескольких дежурных форсунках при отсечках подачи топлива в коллектор малого расхода для последующего восстановления горения без использования системы воспламенения.

Поставленная задача решается тем, что в системе топливопитания выделяется дежурная (одна или более) центробежная двухконтурная форсунка открытого типа с противонагарным колпачком, которая при отсечках подачи топлива в коллектор малого расхода переходит на автономное питание с дежурным расходом топлива, обеспечивающим поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха, поступающего к торцу форсунки через каналы противонагарного колпачка. При этом зона горения организуется завихрением этого воздуха непосредственно за торцом форсунки.

Для восстановления режимов работы двигателя во все форсунки коллектора малого расхода, включая дежурную, подается расход топлива, определяемый агрегатом управления двигателем исходя из давления и расхода воздуха в камеру сгорания, и за счет переброса пламени от зоны горения дежурной форсунки восстанавливается горение во всем объеме камеры сгорания.

В качестве дежурной форсунки может быть использована пусковая форсунка.

В дежурной форсунке автономное питание малого расхода может подаваться через центральное сопло.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении восстановления горения в основной камере сгорания после резких сбросов расхода топлива, срабатывании антипомпажной системы, отказе свечей зажигания и т.п.

Система топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая насосный блок, топливный бак, регулятор расхода топлива, распределитель, датчик давления, блок управления, топливные коллекторы малого и основного расходов и форсунки, которая также дополнительно содержит дежурный топливный коллектор включающий по меньшей мере одну двухконтурную форсунку открытого типа, состоящую из корпуса, резьбовых фильтров, сопел распыливания малого и основного расходов топлива и противонагарного колпачка, при этом магистраль подачи топлива к форсункам дежурного коллектора содержит отсечной и обратный клапаны, а магистраль подачи топлива форсунок коллектора малого расхода связана с магистралью подачи топлива дежурных форсунок через обратный клапан.

Топливо к соплам малого расхода форсунок дежурного топливного коллектора подается с расходом, пропорциональным расходу воздуха через противонагарный колпачок.

В качестве форсунок дежурного топливного коллектора используются пусковые форсунки.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлены:

Фиг. 1 Система топливопитания для обеспечения дежурного горения, где

1 - камера сгорания ГТД;

2 - топливный коллектор дежурных форсунок;

3 - топливный коллектор форсунок малого расхода;

4 - топливный коллектор форсунок основного расхода;

5 - форсунки;

6 - насосный блок;

7 - топливный бак;

8 - регулятор расхода топлива;

9 - распределитель;

10 - датчик давления;

11 - отсечной клапан;

12 - обратные клапаны, а) - в магистрали топливного коллектора дежурных форсунок, б) - в магистрали, связывающей топливный коллектор дежурных форсунок с топливным коллектором форсунок малого расхода;

13 - блок управления.

Фиг. 2 Схема горения за торцом дежурной двухконтурной топливной форсунки открытого типа при дежурных расходах топлива, где

14 - корпус форсунки;

15 - резьбовой фильтр малого и дежурного расходов топлива;

16 - резьбовой фильтр основного расхода топлива;

17 - завихритель малого и дежурного расхода топлива;

18 - завихритель основного расхода топлива;

19 - сопло основного расхода топлива;

20 - сопло малого и дежурного расхода топлива;

21 - противонагарный колпачок;

22 - воздушный канал;

23 - тороидальная зона горения;

24 - зона обратных токов.

Система топливопитания камеры сгорания 1 включает топливный коллектор дежурных форсунок 2, топливный коллектор форсунок малого расхода 3, топливный коллектор форсунок основного расхода 4, двухконтурные топливные форсунки 5, насосный блок 6, связанный с топливным баком 7. Выход из насосного блока 6 посредством основной топливной магистрали через регулятор расхода топлива 8 связан с распределителем 9. Регулятор 8 и распределитель 9 осуществляют подачу и распределение топлива в коллекторы 2, 3 и 4. Датчик давления 10 камеры сгорания 1 связан с регулятором 8. В магистрали, осуществляющей подачу топлива к коллектору дежурных форсунок 2, установлен отсечной клапан 11 и обратный клапан 12-а). Магистраль топливного коллектора форсунок малого расхода 3, связана с магистралью топливного коллектора дежурных форсунок 2 через обратный клапан 12-б). Позицией 13 обозначен блок управления.

Дежурные форсунки состоят из корпуса 14, резьбового фильтра малого и дежурного расходов топлива 15, резьбового фильтра основного расхода топлива 16, завихрителя малого и дежурного расхода топлива 17, подающего топливо к соплу 20, завихрителя основного расхода топлива 18, подающего топливо к соплу 19, противонагарного колпачка 21, образующего воздушный канал 22, который создает тороидальную зону горения 23 у зоны обратных токов 24. Форсунки коллекторов 3 и 4 могут быть выполнены одноконтурными.

При работе двигателя в камеру сгорания 1 поступает воздух и пропорционально его расходу или давлению, измеряемому датчиком 10, из топливного бака 7 с помощью насосного блока 6, через регулятор расхода 8 и распределитель 9 осуществляется подача и дозирование топлива в топливный коллектор малого расхода 3 и топливный коллектор основного расхода 4. Часть топлива, дозированного регулятором 8 для топливного коллектора малого расхода 3, поступает через обратный клапан 12-б) в топливный коллектор дежурных форсунок 2. При этом на режиме основного горения блок управления 13 закрывает отсечной клапан 11 расхода топлива в топливный коллектор дежурных форсунок 2 и его форсунки выполняют функцию форсунок топливного коллектора малого расхода 3.

При подаче команды от блока управления 13 на включение дежурного режима подачи топлива происходит резкое прекращение подачи топлива в топливный коллектор основного расхода 4, топливный коллектор малого расхода 3 и форсунки коллектора дежурных форсунок 2 через обратный клапан 12-б). Одновременно с падением давления в топливном коллекторе малого расхода 3 открывается отсечной клапан 11 и топливо через обратный клапан 12-а), закрыв обратный клапан 12-б), поступает в топливный коллектор дежурных форсунок 2. Разрыв подачи топлива в трубопроводы дежурных форсунок 2 не допускается. Регулятор 8 пропорционально давлению воздуха, измеренного датчиком 10, через клапан 11 подает в топливный коллектор дежурных форсунок 2 дежурное количество топлива, необходимое для устойчивого горения в зоне 23, создавая за дежурными форсунками условие для оптимального горения топливовоздушной смеси даже при снижении расхода воздуха до околонулевых значений при авторотации или перед остановкой двигателя. Воздух, проходящий через канал 22 противонагарного колпачка 21, создает за ним тороидальную зону горения 23 за счет образования зоны обратных токов 24. Кинетическая энергия распыливания топлива, как составная часть поля скоростей за форсункой, исчезает, что вызывает уменьшение тороидальной зоны горения 23 и зоны обратных токов 24, приближая их вплотную к торцу противонагарного колпачка 21.

При подаче от блока управления 13 команды на возрастание режима работы происходит увеличение расхода топлива в топливный коллектор малого расхода 3. Обратный клапан 12-б) открывается давлением и топливо коллектора малого расхода 3 поступает в топливный коллектор дежурных форсунок 2. За счет кинетической составляющей распыливания топлива происходит увеличение зоны горения 23 и зоны обратных токов 24 с подключением дополнительного пристеночного слоя воздуха из фронтового устройства жаровой трубы к процессу горения. Это приводит к распространению пламени от дежурных форсунок 2 к форсункам топливного коллектора малого расхода 3 камеры сгорания и увеличению режима работы двигателя до параметров, заданных регулятором расхода топлива 8 по команде от блока управления 13. Отсечной клапан 11 при этом может быть закрыт как по команде от блока управления 13, так и давлением топлива, прошедшим обратный клапан 12-б) из топливного коллектора малого расхода 3 и закрывшим обратный клапан 12-а). Дальнейшее увеличение расхода топлива производит регулятор 8 через распределитель 9 в топливный коллектор основного расхода 4.

1. Система топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая насосный блок, топливный бак, регулятор расхода топлива, распределитель, датчик давления, блок управления, топливные коллекторы малого и основного расходов и форсунки, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дежурный топливный коллектор включающий по меньшей мере одну двухконтурную форсунку открытого типа, состоящую из корпуса, резьбовых фильтров, сопел распыливания малого и основного расходов топлива и противонагарного колпачка, при этом магистраль подачи топлива к форсункам дежурного коллектора содержит отсечной и обратный клапаны, а магистраль подачи топлива форсунок коллектора малого расхода связана с магистралью подачи топлива дежурных форсунок через обратный клапан.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что топливо к соплам малого расхода форсунок дежурного топливного коллектора подается с расходом, пропорциональным расходу воздуха через противонагарный колпачок.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве форсунок дежурного топливного коллектора используются пусковые форсунки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам управления работой турбокомпрессорных установок и может быть использовано для управления процессом возникновения критических нестационарных автоколебаний компрессора нагнетателя, возникающих при испытаниях преимущественно авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных двигателей (ГТД) для стационарных станций.

Изобретение относится к способу уведомления о разрешении полностью отключить газотурбинный двигатель летательного аппарата. Так, способ применяется после обнаружения (E10), что двигатель перешел к скорости холостого хода, и содержит: a) этап (E20) оценки для использования значения первого рабочего параметра двигателя, чтобы оценивать значение для второго параметра T45MG, характеризующего тепловое поведение части двигателя, которая может быть подвергнута закоксовыванию; b) этап (E30) сравнения для сравнения значения второго параметра T45MG с предварительно определенным пороговым значением T45thresh, соответствующим значению второго параметра, которое не ведет к закоксовыванию упомянутой части; и c) этап (E50) уведомления для уведомления о разрешении полностью отключать двигатель, если значение второго параметра T45MG ниже значения предварительно определенного порогового значения T45trhesh, иначе повторение этапов a)-c).

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к управлению двухвальным газотурбинным двигателем с регулируемыми направляющими аппаратами. Способ управления двухвальным газотурбинным двигателем с регулируемыми направляющими аппаратами компрессора и вентилятора включает управление частотой вращения роторов низкого и высокого давления путем изменения расхода топлива в основную камеру сгорания, регулирование положения направляющих аппаратов по сигналу от датчика положения направляющих аппаратов соответствующего ротора.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, касается регулирования в полете турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков. Способ характеризуется тем, что на стационарных и переходных режимах работы двигателя измеряют внешние рабочие параметры, по которым вычисляют недоступные для измерения внутренние параметры рабочего процесса двигателя и определяют в качестве эксплуатационных характеристик двигателя его реальные значения тяги и величины запаса газодинамической устойчивости вентилятора.

Изобретение относится к системам управления работой турбокомпрессорной установки и может быть использовано для управления процессом возникновения критических нестационарных автоколебаний компрессора нагнетателя при испытаниях преимущественно авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных двигателей (ГТД) для стационарных станций.

Изобретение относится к устройству и способу проверки целостности системы быстрой реактивации газотурбинного двигателя, а также к газотурбинному двигателю, оснащенному таким устройством проверки целостности.

Способ эксплуатации турбореактивного двигателя относится к области авиадвигателестроения, а именно к методам обеспечения газодинамической устойчивости турбореактивных двигателей в экстремальных условиях эксплуатации.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения угла перекоса опоры, максимальной осевой нагрузки, действующей на нее, и неравномерности этой нагрузки, и может найти применение при сборке, или испытаниях, или эксплуатации опор с подшипниками различных изделий.

Способ относится к управлению газотурбинным узлом во время запуска или остановки. Способ содержит контроль скорости вращения выходного вала и одновременно с этим управление скоростью вращения входного вала после того, как контролируемая скорость вращения выходного вала станет выше нуля или ниже заданной предельной скорости медленного вращения в течение заданного допустимого интервала времени.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах автоматического управления (САУ) газотурбинных двигателей (ГТД).

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя (ГТД) относится к области авиационного двигателестроения и предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя.

Малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя содержит как минимум два топливных коллектора: основной и пилотный, кран перераспределения топлива, как минимум два горелочных устройства, каждое из которых снабжено криволинейным каналом, образованным двумя спрофилированными обечайками.

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя (ТРД) с изменяемой геометрией выходного устройства относится к способам регулирования, оптимизирующим работу ТРД в зависимости от условий полета.

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок.

Двухканальная система топливопитания и регулирования ГТД относится к области авиационного двигателестроения и предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя.

Изобретение относится к способам контроля тяги турбореактивного двигателя. Способ содержит этапы получения первого значения тяги, соответствующего первой рабочей точке компрессора на верхнем ограничении, причем это верхнее ограничение учитывает недооценку расхода топлива; управления турбореактивным двигателем для достижения первого значения тяги; мониторинга турбореактивного двигателя для обнаружения срыва работы компрессора; в случае необходимости: получения второго значения тяги, соответствующего второй рабочей точке, гарантирующей заранее определенный запас относительно верхнего ограничения для защиты турбореактивного двигателя от срыва работы компрессора, и управления турбореактивным двигателем для достижения второго значения.

Двухканальная система регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель относится к области авиационного двигателестроения и предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя.

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к камерам сгорания газотурбинных двигателей, преимущественно малоэмиссионным камерам сгорания, и позволяет повысить топливную эффективность полноты сгорания топлива газотурбинного двигателя, на таких режимах работы камеры сгорания, когда вследствие неблагоприятного сочетания параметров топлива в зоне горения за частью или всеми горелками, полнота сгорания топлива снижается.

Способ в соответствии с изобретением содержит в фазе (Е0) запуска газотурбинного двигателя: - этап (Е10) генерирования в режиме разомкнутого цикла команды (WF_OL) расхода топлива на основании по меньшей мере одного заранее установленного правила; и - этап (Е20-Е30) отслеживания в режиме замкнутого цикла по меньшей мере одного рабочего параметра газотурбинного двигателя, выбираемого из следующих параметров: - степень (dN2/dt) ускорения компрессора газотурбинного двигателя, и - температура (EGT) на выходе турбины газотурбинного двигателя, причем этот этап отслеживания включает в себя поддержание (Е30) рабочего параметра в определенном диапазоне значений при помощи по меньшей мере одной корректирующей схемы (R1, R2, R3), связанной с этим параметром и выполненной с возможностью выдачи сигнала коррекции команды расхода топлива, генерируемой в режиме разомкнутого цикла.

Группа изобретений относится к дозирующему топливному устройству для топливного инжектора турбоустройства летательного аппарата, а также к камере сгорания турбоустройста летательного аппарата и к турбоустройству.

Задачей создания камеры сгорания газовой турбины и способа ее эксплуатации является уменьшение заметности отработавшего газа газовой турбины при переключении топлива газовой турбины с нефтяного топлива на газовое топливо до минимума.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к системе топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя и топливному коллектору для распыливания жидкого топлива. Задачей изобретения является сохранение длительного горения на одной или нескольких дежурных форсунках при отсечках подачи топлива в коллектор для последующего восстановления горения без использования системы воспламенения. Поставленная задача решается тем, что в конструкции коллектора выделяется дежурная центробежная двухконтурная форсунка открытого типа с противонагарным колпачком, которая при отсечках подачи топлива в коллектор переходит на автономное питание с малым расходом топлива, обеспечивающим поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха, поступающего к торцу форсунки через каналы противонагарного колпачка. При этом зона горения организуется завихрением этого воздуха непосредственно за торцом форсунки. Изобретение позволяет длительно поддерживать горение в зоне дежурной форсунки, что обеспечит восстановление горения в основной камере сгорания при резких сбросах расхода топлива, срабатывании антипомпажной системы, запуске на режимах авторотации и т.п. без использования системы воспламенения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх