КОНСТРУКЦИИ КАМЕР СГОРАНИЯ

На рис. 9.19 показана камера сгорания трубчатого типа. Жаровая труба 19, сваренная роликовой электросваркой из отдельных частей, вы­полнена из листовой жароупорной стали толщиной 1,2—1,4 мм. В перед­ней части жаровой трубы, где имеется резкая разница в температуре деталей в местах сварки ее частей — горловины 3 и передней стенки 8, передней стенки и конической перегородки с отверстиями 9,— сделаны прорези (см. вид А). Для уменьшения концентрации напряжений каж­дая прорезь переходит в конце в отверстие, диаметр которого немного больше ширины прорези. Прорези служат компенсаторами для устране­ния тепловых напряжений и облегчают взаимную подгонку деталей перед сваркой. Кроме того, струйки воздуха, проходящего через отвер­стия и прорези, охлаждают стенки отдельных частей жаровой трубы. Жаровая труба зафиксирована относительно кожуха в передней части с помощью трех центрирующих стаканов 11, расположенных под углом 120° друг к другу. Узел крепления показан на рис. 9,19, б.

В выходном сечении жаровая труба имеет круглую форму и фикси­руется в отверстии газосборника так, что при тепловом расширении она перемещается в сторону турбины. Так как эта часть жаровой трубы весьма сильно нагрета, то при взаимных перемещениях в опорных по­верхностях возникают большие износы. С целью охлаждения опорных поверхностей и уменьшения износа применяют стеллитовые наплавки 27 (см. рис. 9.19, в) или применяют приваренное гофрированное кольцо 28, охлаждаемое струями воздуха.

Узел соединения смежных камер с помощью перебрасывающих пламя патрубков (так как зажигательные устройства располагаются не в каждой трубчатой камере) показан на рис. 9.19, г. Это соединение допускает некоторое взаимное перемещение соседних камер за счет сдвига двойных патрубков по поверхностям А1 и Б1.

Центральный канал В двойного патрубка соединяет полости сосед­них жаровых труб. Кольцевые каналы Г и отверстия Д соединяют на­ружные кожухи соседних камер сгорания. Каналы В и Г соединяются между собой отверстиями Ж.. Такое соединение смежных камер позво­ляет выравнивать давление между соседними камерами и осуществить при запуске зажигание смеси в тех камерах, где нет пусковых уст­ройств.

В креплении камеры сгорания к патрубку центробежного компрес­сора (рис. 9.19, д), благодаря сферической поверхности А кольца 10, возможны некоторые перемещения камеры от температурных деформа­ций. Они возникают потому, что у входного конца камера опирается на патрубки центробежного компрессора, а у выходного — на газосборник. Положение этих концов камеры определяется расстояниями от оси дви­гателя, температурой нагрева деталей и их материалом.

Соединения частей наружного кожуха показаны на рис. 9.19, е.

На рис. 9.20 представлена кольцевая камера сгорания ТРД. Коль­цевая полость камеры образована внешним 5 и внутренним 6 кожуха­ми, между которыми располагается жаровая труба 4. К передней ча­сти трубы приварен роликовой сваркой блок головок 2, каждая из ко­торых имеет лопаточный стабилизатор 1. Наружная стенка жаровой трубы состоит из двух секций, соединяемых сваркой. Передняя стенка имеет продольные фрезерованные ребра, увеличивающие поверхность охлаждения и повышающие ее жесткость. На внутренней стенке отвер­стия для вторичного воздуха окантованы манжетами (пистонами). Жаровая труба крепится в выходном сечении к корпусу соплового аппара­та (узел II) и при нагревании расширяется в сторону компрессора.

Вторым местом фиксации жаровой трубы являются топливные фор­сунки. Вследствие того, что осевые и радиальные тепловые расширения и перемещения жаровой трубы неодинаковы, для обеспечения свобод­ной деформации ось форсунки располагается под углом к оси камеры Крепление жаровой трубы в выходном сечении к корпусу соплового ап­парата и тепловое расширение ее к компрессору предпочтительнее, чем крепление со стороны компрессора. Преимущества связаны с тем, что перемещение незакрепленного конца жаровой трубы происходит в об­ласти низких температур, что вызывает меньший износ опорных поверх­ностей форсунок и внутренних колец лопаточных стабилизаторов в про­цессе работы двигателя.

На рис. 9.21 показана трубчато-кольцевая камера сгорания ТРД. Стенки жаровой трубы выполнены из нескольких секций, соединенных между собой сваркой. В зоне наибольших температур жаровые трубы снабжены продоль­ными фрезерованными ребрами. Выходная часть жаровой трубы 2 в по­перечном сечении имеет форму кольцевого сектора. Тепловые удлине­ния жаровой трубы происходят в сторону турбины. В передней части жаровая труба опирается на форсунку 1, корпус которой является си­ловым.

Для осмотра или замены жаровых труб кожух 3 камеры сгорания (после отвинчивания болтов и винтов, крепящих фланцы) может быть сдвинут в сторону турбины.

Полости жаровых труб сообщены между собой соединительными патрубками, выполняющими ту же роль, что и в индивидуальных ка­мерах.

На рис. 9.22 показана кольцевая камера сгорания ТВД. Жаровая часть камеры имеет десять головок, в каждой из которых находится лопаточный стабилизатор 3, во внутреннее кольцо которого входит фор­сунка 2. В жаровой части камеры имеются щели для ввода защитного пристеночного слоя воздуха. В смесительную область жаровой части камеры воздух подается по смесительным патрубкам 7 с охлаждаемыми передними стенками. Жаровая часть камеры фиксируется относительно наружного кожуха радиальными пальцами 4 и в местах 8 по выходному сечению жаровой части камеры.

Жаровая часть камеры показана на рис. 9.23 и 9.24.

На рис. 9.25 показана камера сгорания, применяемая в ТРД с двухроторным компрессором, в котором для сокращения длины между опорами внутреннего вала ротора камера сгорания должна быть воз­можно более короткой. Укорочение камеры достигается тем, что в каж­дую жаровую трубу 3 топливо подводится через шесть форсунок 1, расположенных в торце жаровой трубы. Каждая из форсунок подает та­кое количество топлива, которое успевает сгореть на длине камеры. Жаровая труба образована из штампованных колец 2, сваренных меж­ду собой так, что между местами сварки образуются щели 5 для ввода воздуха. В центр жаровой трубы воздух подводится через коническую трубу 4, сваренную из отдельных колец так же, как и наружная труба, с образованием щелей. На рис. 9.26 показана камера сгорания трубчатого типа с испари­тельным устройством. Топливо под сравнительно низким давлением (около 35 даН/см²) подается в Г-образные трубки, расположенные в жаровой трубе. В трубках происходит испарение топлива, пары которо­го вытекают и смешиваются с воздухом, образуя рабочую смесь. Недо­статком этой камеры является отложение кокса внутри трубок, в резуль­тате чего сечение трубки уменьшается и нарушается нормальная рабо­та камеры.

 

Литература:

1. Конспект лекций.
2. Техническое описание двигателей НК-8-2У, Д-36, АИ-25.
3. Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. Москва. Машиностроение. 1974 г.

Контрольные вопросы

1. Назначение камер сгорания.
2. Типы камер сгорания. Достоинства и недостатки различных типов.
3. Из каких частей состоит камера сгорания?
4. Каким образом организовано эффективное охлаждение КС?
5. Рассказать работу одной из камер сгорания в целом и отдельных ее агрегатов.
6. Сделать выводы о внешнем виде и пригодности к работе КС одного из двигателей в лаборатории.

 

Отчет должен содержать:

1. Номер работы.
2. Цель работы.
3. Задание.
4. Краткое описание конструкции и работы КС, ее составных частей.
5. Фамилия курсанта, выполнявшего отчет по лабораторной работе.

 

Методическую разработку по лабораторной работе составил: преподаватель Линник И.И.