Камера сгорания

Камера сгорания комбинированного типа с двенадцатью жаровыми трубами и кольцевым газосборником, расположена между компрессором и турбиной высокого давления и предназначена для подвода тепла к рабочему телу.

Камера сгорания (рис. 10) состоит из: корпуса (диффузора) 26, кожуха внутреннего 22, двенадцати жаровых труб 17, колец газосборника наружного 25 и внутреннего 23, двенадцати силовых стоек 27, колец диффузора наружного 30 и внутреннего 31, кожуха вала 21, восьми перепускных 6 и четырех переходных труб 7. На корпус камеры сгорания устанавливаются двенадцать топливных форсунок 11 и коллекторы первого 13 и второго 14 контуров с двадцатью четырьмя трубопроводами подвода топлива к форсункам 12.

Корпус и кожух внутренний образуют кольцевой канал, в котором располагаются трубы и кольцевой газосборник.

Корпус и кожух внутренний вместе со скрепляющими их двенадцатью силовыми стойками, спрямляющим аппаратом тринадцатой ступени КВД 40 и кольцом подвески средним 29 входят в силовую схему двигателя.

Корпус имеет двенадцать фланцев, которым на кожухе внутреннем соответствует двенадцать втулок.

Они предназначены для установки перепускных и переходных труб.

Перепускная труба, так же как и переходная, с одной стороны закреплена на фланце корпуса, а с другой вставляется во втулку кожуха внутреннего. Через перепускные трубы проходят: трубопроводы 1,2 подвода воздуха на наддув лабиринтов масляного уплотнения шарикоподшипника КВД 33 и лабиринтов роликоподшипника ТВД, трубопровод суфлирования кожуха вала 3, трубопровод подвода масла 10, трубопроводы откачки масла 8, 9.

Зазоры между перепускными трубами и проходящими через них трубопроводами служат для дублирования полости, расположенной между кожухом вала и кожухом внутренним, с наружным контуром двигателя.

Две переходные трубы 7 служат для подвода воздуха на охлаждение первого рабочего колеса ТВД, через две другие переходные трубы 5 проходит воздух на охлаждение второго рабочего колеса ТВД. От переходных труб к турбине воздух подводится по трубам 18.

Рис. 3. Корпус(диффузор):

1 – фланец для крепления штуцера отбора воздуха; 2- фланец для крепления приемника давления датчика помпажа; 3 – фланец для крепления свечи зажигания с кожухом; 4 – фланец задний; 5 – фланец для крепления подвески; 6 – лючок осмотра; 7 – фланец для крепления силовой стойки; 8 – фланец для крепления перепускных и переходных труб; 9 –фланец для крепления трубопровода дренажа топлива; 10 – фланец для крепления топливной форсунки; 11 – фланец дял крепления стендового приемника полного давления или заглушки; 12 – фланец для крепления штуцера отбора воздуха на обдув пирометра; 13 – фланец для крепления стендового датчика температуры или заглушки; 14 – фланец для крепления трубопроводов отбора воздуха на охлаждение турбины; 15 – фланец для крепления трубопровода отбора воздуха на систему кондиционирования; 16 – фланец для крепления приемника статического давления на ИСИД-90; 18 – фланец передний; 19 – фланец для крепления датчика температуры Т48-4; 20 – фланец для крепления трубопровода отбора воздуха на ПОС.

Корпус (диффузор) (рис. 3, 18,8) передним фланцем 18 крепится к кольцу подвески среднему.

В передней части к корпусу приварены: два фланца 14 крепления трубопроводов отбора воздуха на охлаждение турбины; фланец 15 крепления трубопровода отбора воздуха на систему кондиционирования; фланец 20 крепления трубопровода отбора воздуха на ПОС и СВ, фланец 2 крепления приемника давления датчика помпажа 50; фланец крепления штуцера 43 отбора воздуха на НР-90; фланец 19 крепления штуцера 42 датчика температуры Т48-4;. фланец 16 крепления приемника статического давления 49 на ИСИД-90; фланца 12,17 крепления штуцера отбора воздуха на обдув пирометров 48; два фланца 11,13 крепления стендового датчика температур и стендового, приемника полного давления при непоставленных датчиках на эти фланцы ставят заглушки 44.

За первым рядом фланцев в корпус вварено кольцо, на котором расположены: двенадцать фланцев 10 крепления топливных форсунок; десять фланцев 5 крепления подвесок 4, фиксирующих жаровые трубы; двенадцать фланцев 8 крепления перепускных и переходных труб.

За кольцом к корпусу приварены два фланца 3 для крепления свечей зажигания. В среднюю часть корпуса вварено кольцо с двенадцатью фланцами 7 крепления силовых стоек и двенадцатью лючками осмотра 6 жаровых труб и первого соплового аппарата ТВД. Во время работы двигателя лючки закрыты заглушками 46, шесть из которых конструктивно совмещены с кронштейнами крепления топливных коллекторов 15, на лючке осмотра пятой жаровой трубы установлена быстросъемная заглушка 45.

В задней части корпуса, снизу, приварен фланец 9 для крепления трубопровода дренажа топлива 24. К заднему фланцу корпуса 4 крепится кольцо газосборника наружное и промежуточное кольцо ТВД. Кожух внутренний (рис 4, 10) камеры сгорания выполнен с опорой шарикоподшипника ротора КВД 4,38. В опору запрессована стальная обойма 32, в которой с помощью фланца 37 фиксируется наружное кольцо шарикоподшипника 36. С задней стороны к опоре крепятся два жиклера 34,35 для подачи масла, смазывающего и охлаждающего шарикоподшипник ротора КВД.

К переднему торцу опоры крепятся лабиринты масляного уплотнения шарикоподшипника КВД. К заднему торцу опоры крепится кожух вала.

Рис. 4. Кожух внутренний

1 – передний фланец; 2 – втулки для установки перепускных и переходных труб; 3 – бобышки для крепления силовых стоек; 4 – опора шарикоподшипника ротора КВД; 5 – бобышки для крепления лабиринта воздушного тракта КВД.

Коническая стенка опоры имеет двенадцать отверстий для дублирования смежных полостей. В средней части конической стенки расположены бобышки 5 с резьбовыми отверстиями для крепления лабиринта уплотнения воздушного тракта КВД 39. В опоре и переднем фланце кожуха вала имеется по двадцать четыре отверстия для подвода воздуха из передней воздушной полости кожуха вала в лабиринтное уплотнение шарикоподшипника ротора КВД. В средней части кожуха внутреннего расположено двенадцать фланцев, в которые запрессованы втулки 2 с износоустойчивым покрытием. Во втулки вставляются перепускные и переходные трубки.

В средней части кожуха внутреннего также расположено двенадцать резьбовых бобышек 3, в которые вворачиваются силовые стойки. Передним фланцем 1 кожух внутренний крепится к спрямляющему аппарату тринадцатой ступени КВД. К заднему фланцу кожуха внутреннего крепится опора роликоподшипника ТВД. Кольца диффузора наружное и внутреннее (рис. 10) образуют кольцевой диффузорный канал с плавным безотрывным расширением и далее с внезапным расширением потока, что обеспечивает стабильное течение воздуха.

Кольцо диффузора наружное крепится к кольцу подвески среднему и образует между корпусом и кольцом подвески средним полость, из которой осуществляется отбор воздуха на самолетные нужды. Воздух в полость отбора поступает через отверстия, выполненные в задней стенке кольца диффузора наружного. Отверстия выполнены разных диаметров, что обеспечивает равномерный по окружности отбор воздуха. Кольцо диффузора внутреннее крепится к переднему фланцу кожуха внутреннего.

Жаровые трубы (рис. 5) и кольца газосборника установлены в кольцевом канале, образованном корпусом и кожухом внутренним. Они служат для организации процесса горения в камере сгорания. Расположение жаровых труб и их нумерация показаны на схеме (рис. 10).

Жаровые трубы фиксируются от перемещения в радиальном направлении при помощи форсунок, которые вставляются в центральные отверстия топливо- воздушных насадков 41. В осевом направлении десять из двенадцати жаровых труб фиксируются при помощи подвесок, а две жаровые трубы при помощи кожухов свечей зажигания. Каждая жаровая труба состоит из топливовоздушного насадка (ТВН), приклепанного к головке, головки 11, шести секций 9, семи гофрированных колец 10 и заднего фланца, сваренных между собой. ТВН состоит из цилиндрического колпачка с отверстиями на цилиндрической части и донышке и лопаточного завихрителя 1, расположенного вокруг отверстие под форсунку. Головка жаровой трубы представляет из себя штампованную деталь, с приваренными подвесками 2, 3. В головке, вокруг ТВН: выполнено четыре ряда отверстий. Внутренний ряд служит для подачи воздуха, создающего противонагарную защиту цилиндрической части ТВН. Через остальные отверстия поступает воздух, охлаждающий головку жаровой трубы. Для организации течения этого воздуха к ТВН приварен дефлектор.

Рис. 5. Жаровые трубы и кольца газосборника:

1 – лопаточный завихритель; 2 – подвеска; 3 – подвеска свечной трубы; 4 – отверстия подвода воздуха в зону смешения; 5 – отверстия подвода воздуха в зону горения; 6 – кольцо газосборника наружное; 7 – кольцо газосборника внутреннее; 8 – муфта пламяперебрасывающая; 9 – секции жаровой трубы; 10 – гофрированные кольца; 11 – головка жаровой трубы.

Секция и гофрированные кольца образуют стенки жаровых труб, для их охлаждения в щели между гофрированными кольцами и секциями поступает воздух. В стенках жаровых труб выполнено три ряда отверстий для подвода воздуха в зону горения 5 в зону смешения 4.

В первой секции третьей и десятой жаровых труб имеются отверстия для установки свечей, которые служат для воспламенения топлива при запуске двигателя. Воспламенение топлива в других жаровых трубах происходит через пламеперебрасывающие патрубки, соединенные пламеперебрасывающими муфтами 8, 28. Жаровые трубы заканчиваются фланцами рамочного типа. По боковым поверхностям фланцев жаровые трубы стыкуются между собой, а по верхним и нижним поверхностям телескопически сопрягаются с кольцами газосборника 6,7. Жаровые трубы с пламеперебрасывающими муфтами образуют модуль, который можно заменить в эксплуатации.

Рис. 6. Кольцо газосборника наружное:

1 – задний фланец; 2 – бурт с выступами для крепления первого соплового аппарата ТВД; 3 - отверстия для подвода воздуха на охлаждение лопаток первого соплового аппарата ТВД; 4 – отверстия для подвода воздуха охлаждение полки первого соплового аппарата ТВД; 5 – отверстия для подвода воздуха на охлаждение стенки кольца газосборника

Кольца газосборника наружное и внутреннее образуют кольцевой канал, в котором происходит формирование газового потока с наименьшей неравномерностью температур и давлений по окружности и необходимой радиальной эпюрой температур на выходе из камеры сгорания. Внутренние поверхности жаровых труб и колец газосборника покрыты жаростойкой эмалью.

Рис. 7. кольцо газосборника внутреннее:

1 – задний фланец; 2 – отверстия для подвода воздуха на охлаждение внутренней полки первого соплового аппарата ТВД; 3 – отверстия для подвода воздуха на охлаждение стенок кольца газосборника

Кожух свечи 2 изолирует свечу зажигания 1 от контакта с горячими газами, находящимися в жаровой трубе и состоит из кожуха свечи, стакана 5, и донышка 3. Стакан и кожух свечи спаяны между собой, а к ним электронно-лучевой сваркой приварено донышко.

Рис. 8. Свеча зажигания с кожухом:

1 – свеча зажигания; 2 – кожух свечи; 3 – донышко; 4 – отверстия для подвода охлаждающего воздуха; 5 – стакан; 6 – отверстие для выхода охлаждающего воздуха

Кожух свечи с ввернутой в него свечой зажигания образуют отдельный узел. На камеру сгорания устанавливается два таких узла в третью и десятую жаровые трубы. Охлаждающий воздух под воздействием перепада давления между внутренним и наружным контурами входит в отверстия 4 кожуха свечи, проходит по зазору между кожухом и стаканом, охлаждая кожух. Затем через отверстия в стакане натекает на донышко, охлаждает его и, пройдя по зазору между стаканом и свечой, через верхнее отверстие 6 в кожухе, свеча выходит в наружный контур.

Кожух вала образует теплоизолированную полость , в которую стекает масло после смазки и охлаждения шарикоподшипники ротора КВД, роликоподшипника ротора ТВД и переднего роликоподшипника ротора ТВД. Кожух вала состоит из двух частей – передней и задней, соединенных между собой гофрированным компенсатором. Каждая часть имеет кольцевую воздушную полость для наддува лабиринтных уплотнений.

Передним фланцем кожух вала крепится к опоре шарикоподшипника ротора КВД, а задним – к опоре роликоподшипника ротора ТВД. К передней части кожуха вала приварены: фланец для крепления трубопровода суфлирования кожуха вала I; фланец для крепления трубопровода откачки масла от шарикоподшипника ротора КВД 7 и переднего роликоподшипника ротора ТНД; фланец для крепления трубопровода подвода воздуха из-за подпорных ступеней компрессора в переднюю воздушную полосьб кожуха вала 5; фланец для крепления трубопровода подвода масла к шарикоподшипнику ротора КВД, переднему роликоподшипнику ротора ТНД и роликоподшипнику ротора ТВД 2.

К задней части кожуха вала приварены: фланец для крепления трубопровода откачки масла от роликоподшипника ротора ТВД 6; фланец для крепления трубопровода подвода воздуха из-за подпорных ступеней компрессора в заднюю воздушную полость кожуха вала 4. К внутренней поверхности задней части кожуха вала, приварен кронштейн 3,47 крепления трубопровода подвода масла к подшипникам 19, 20. Наружная поверхность кожуха вала покрыта теплоизолирующим материалом. Снаружи теплоизоляция защищена стальными кожухами. Воздух из компрессора высокого давления поступает в кольцевой диффузор с внезапным расширением. В диффузоре происходит снижение скорости воздуха перед входом в жаровые трубы. Через ТВН и отверстия во второй и четвертой секциях часть воздуха поступает в зоны горения жаровых труб. Топливо через форсунки впрыскивается в ТВН и смешивается с воздухом, поступающим в ТВН через лопаточный завихритель, таким образом происходит предварительная подготовка топливно-воздушной смеси. Полученная топливовоздушная смесь через отверстия в колпачках ТВН поступает в зоны горения жаровых труб, где происходит дальнейшее испарение, перемешивания с воздухом и сгорание топлива.

Рис. 9. Кожух вала:

1 – фланец для крепления трубопровода суфлирования; 2 – фланец для крепления трубопровода подвода масла; 3 – кронштейн крепления трубопровода подвода масла к подшипникам; 4 – фланец для крепления трубопровода подвода воздуха в заднюю воздушную полость кожуха вала(верх вертикальной плоскости); 5 – фланец для крепления трубопровода подвода воздуха в переднюю воздушную полость кожуха вала; 6 – фланец для крепления трубопровода откачки масла из задней части кожуха; 7 – фланец для крепления трубопровода откачки масла из передней части кожуха вала

Рис. 10. Камера сгорания

1 – трубопровод подвода воздуха в переднюю воздушную полость кожуха вала; 2 – трубопровод подвода воздуха в заднюю полость кожуха вала; 3 – трубопровод суфлирования кожуха вала; 4 – подвеска 5 – трубы подвода воздуха на охлаждение первого рабочего колеса ТВД; 6 – труба перепускная с заглушкой; 7 – трубы подвода воздуха на охлаждение первого рабочего колеса ТВД; 8 – трубопровод откачки масла из передней части кожуха вала; 9 – трубопровод откачки масла из задней части кожуха вала; 10 – трубопровод подвода масла к ротору КВД, переднему роликоподшипнику ротора ТВД и роликоподшипнику ротора ТВД; 11 – топливная форсунка; 12 – трубопровод подвода топлива; 13 – топливный коллектор первого контура; 14 – топливный коллектор второго контура; 15 – кронштейн крепления топливных коллекторов; 16 – лючок осмотра; 17 – труба жаровая; 18 – труба подвода воздуха на охлаждение ротора ТВД; 19 – трубопровод подвода масла к ротору КВД и переднему роликоподшипнику ротора ТВД; 21 – кожух вала; 22 – кожух внутренний; 23 – кольцо газосборника внутреннее; 24 – трубопровод дренажа топлива; 25 – кольцо газосборника наружное; 26 – корпус; 27 – силовая стойка; 28 – муфта пламеперебрасывания; 29 – кольцо подвеска среднее

Через отверстия в шестых секциях жаровых труб в зоны смешения поступает воздух, который, смешиваясь с продуктами сгорания, снижает температуру газового потока до необходимой величины и создает требуемое поле температур газа перед турбиной. Воспламенение топливовоздушной смеси осуществляется с помощью свечей зажигания в третей и десятой жаровых трубах. Переброс пламени в остальные жаровые трубы осуществляется через пламеперебрасывающие патрубки, соединенные пламеперебрасывающими муфтами.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Скоростная характеристика

Высотная характеристика

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Методическое указание по выполнению энергетического расчёта ТРДД. Галкин М.Н. Малиновский К.А.

2. Методическое указание по выполнению ВСХ ТРДД. Галкин М.Н. Малиновский К.А.