Назначение и устройство камеры сгорания двигателя ГТД  ДН80Л1

Камера сгорания предназначена для получения перед турбиной газа требуемой температуры за счет тепла, выделяющегося при сжигании в ней непрерывно подводимого природного топлива в потоке воздуха, поступающего из компрессора высокого давления.

По конструкции камера сгорания противоточная, трубчато -кольцевого типа.

Камера сгорания состоит из:

• кожуха камеры сгорания 11 (рис. 29);
• кожуха 16;
• шестнадцати жаровых  труб  10,  расположенных  параллельно  оси  двигателя  в  кольцевом пространстве  между  кожухом  камеры  сгорания  11  и  кожухом  16; 
• двух воспламенителей  22  (рис.  30); 
• шестнадцати  двухканальных  горелочных устройств  17  (рис.29),  которые  крепятся  с  помощью  гаек  7  к  фланцам  8, закрепленных  на  бобышках,  расположенных  против  каждой жаровой  трубы 10 на  корпусе  силовом  КВД  1; 
• коллектора  первого  канала  4; 
• коллектора  второго канала  3,  которые  закреплены  на  шарнирных  подвесках  2  к  двенадцати
• сегментам  18,  приваренных  к  корпусу  силовому  КВД  1; 
• шестнадцати  трубок топливоподводящих первого канала 5;
• шестнадцати трубок топливоподводящих второго канала 6.

Розжиг  газа  в  камере  сгорания  при  запуске  производится  от  двух воспламенителей  22  (рис.  30).  Каждый  воспламенитель  обеспечивает воспламенение  газовоздушной  смеси  в  двух  жаровых  трубах.  Переброска пламени  от  одной  жаровой  трубы  к  другой  осуществляется  через пламеперебрасывающие патрубки жаровых труб.

Каждая  жаровая  труба  10  (рис.29)  своей  хвостовой  частью  (обоймой) телескопически входит в проточки соплового аппарата ТВД.

В  головной  части  каждая  жаровая  труба  удерживается  от  осевого перемещения двумя фиксаторами 9, которые крепятся к корпусу силовому КВД 1,и  опирается  на  посадочную  поверхность  горелочного  устройства  17.  Такая схема  крепления  жаровой  трубы  обеспечивает  неизменное  взаимоположение торца горелочного устройства 17 и жаровой трубы 10.

Температурное удлинение жаровой трубы 10 компенсируется телескопическим соединением обоймы жаровой трубы кольцевых проточках корпуса соплового аппарата ТВД.

Основные элементы камеры сгорания ГТД ДН80

Кожух наружный

Кожух наружный выполнен в виде цилиндра 2 (рис. 31) с фланцами 1,5 на  торцах.  На  кожухе  камеры  сгорания  имеются  бобышки  8  для  крепления воспламенителей,    в  нижней  части  кожуха  со  стороны  турбины  на  бобышках  6 установлены заглушки, четыре бобышки 9, для крепления гребенок полного напора при снятии полных характеристик двигателя, шестнадцати бобышек 4 для осмотра жаровых труб и горелочного устройства, бобышек 7 для крепления обвязки.

Кожух

Кожух 16 (рис.29) выполняет роль экрана и формирует необходимое поле скоростей  воздушного  потока.  Состоит  из  тонкостенной  оболочки  и  двух фланцев.  Передним  фланцем,  кожух  крепится  к  корпусу  силовому  КВД  1,  а задним    опирается  на  наружную  стенку  диффузора  15. 

На  оболочке  выполнены карманы  для  прохода  труб  коммуникаций  задней  опоры,  расположенной  под камерой сгорания.

Трубы  жаровые 

Трубы  жаровые  являются  основным  элементом  камеры  сгорания  и предназначены  для  сжигания  перемешенной  газовоздушной  смеси  (подготовки рабочего   тела).

Труба жаровая состоит из:

• кольца 1 (рис. 32);
• конусов 2;
• конуса 3;
• смесителя 4;
• вставок  5  и  6;
• обоймы  7;
• двух  втулок  8;
• патрубка  пламеподводящего  10  или патрубка пламеперебрасывающего 11;
• втулки фиксатора 12.

На  наружной  поверхности  кольца  1  имеются  втулки  фиксаторов  12  со сферическими  кольцами  13,  в  которые  вставляются  фиксаторы  для  крепления жаровой трубы к корпусу силовому КВД.

Смеситель  4  имеет  сложную  форму  и  обеспечивает  плавный  переход  от цилиндрического  сечения  жаровой  трубы  к  кольцевому  сечению  соплового аппарата ТВ Д.

На верхней полке обоймы 7 имеется зуб, который входит в прорезь накладки соплового аппарата ТВД. Зуб фиксирует обойму 7 жаровой трубы от радиальных смещений.

Снаружи  стенки  жаровой  трубы  охлаждаются  воздухом,  движущимся  в межтрубном  пространстве  камеры  сгорания.  Внутреннее  охлаждение  жаровой трубы  -  пленочное. Воздух для создания пленки подается в кольцевое пространство    между  двумя  конусами  через  ряд  отверстий  в  начале  каждого конуса.

Горение  топлива  происходит  в  головной  части  жаровой  трубы  в  потоке газовоздушной смеси, поступающей из первого и второго каналов завихрителей 4, 8 (рис. 34) горелочного устройства.

Продукты сгорания в смесителе 4 (рис. 32) перемешиваются с воздухом, поступающим через ряд больших отверстий в смесителе, до требуемой температуры.

Две  пары  жаровых  труб  соединены  между  собой  патрубками пламеподводящими  10,  через  которые  от  воспламенителей  подается  пламя  в жаровые  трубы  для  розжига  газовоздушной  смеси,  поступающей  из  завихрителя первого канала горелочного устройства.

В  остальных жаровых трубах  воспламенение  топлива осуществляется  через патрубки пламеперебрасывающие 11.

Работа камеры сгорания на всех режимах регулируется по заведенному в систему  управления  алгоритму,  в  том  числе  обеспечивается,  и  подключение второго канала горелочного устройства.

Для  увеличения  ресурса  металла  жаровой  трубы,  наружная  и  внутренняя поверхности жаровой трубы покрыта высокотемпературной жаростойкой эмалью. Для исключения утечек холодного воздуха из камеры сгорания в сопловой аппарат ТВД, на боковой поверхности обоймы выполнен паз под уплотнение "К" (рис. 32), в который вставляется упругий элемент (уплотнение) 19 (рис. 29).

Воспламенитель

Воспламенитель  предназначен  для  образования  первоначального  факела, воспламеняющего топливовоздушную смесь в камере сгорания.

Воспламенитель  состоит  из: 

1. корпуса  1  (рис.  33);
2. форсунки  2;
3. свечи плазмоструйной 3;
4. втулки 4.

Форсунка  2,  расположена  в  центральной  части  воспламенителя  и предназначена  для  подачи  топливного  газа  в  полость  воспламенителя,  во  время запуска.  В  корпусе  1  воспламенителя  установлена  свеча  плазмоструйная  3, работающая  от  импульсного  блока  питания.  На  торце  свечи,  заглубленном  в полость воспламенителя,  поддерживаются  периодические  электрические  разряды, вызывающие  образование  плазменных  струй,  используемых  для  воспламенения пускового  газа. 

Воздух  в  полость  воспламенителя  поступает  через  отверстия  в нижней  части  корпуса  1.  При  этом  часть  воздуха  подводится  через  окна  в наружном  электроде  свечи  на  межэлектродный  зазор  для  получения  плазменных струй. В воспламенителе топливный газ, распыленный форсункой 2, смешивается с воздухом  и  воспламеняется  свечой  плазмоструйной  3. 

Пламя  из  воспламенителя выбрасывается  в  жаровые  трубы,  воспламеняя  топливовоздушную  смесь, поступающую через горелочное устройство.

Горелочное устройство

Горелочное устройство предназначено для подготовки топливовоздушной  смеси  и  обеспечения  условий  горения  ее  в  жаровой  трубе.

Устройство  Горелочное  состоит  из: 

• корпуса  1  (рис.  34)  со  штуцерами  2  и  3 подвода  топливного газа;
• соосных воздушных  лопаточных завихрителей 4  и 8 второго    и первого каналов (со своими каналами подвода топливного газа);
• трубок 9 для  подачи  топливного газа из корпуса 1 в  завихритель 4; 
• пережимов  5, 6 второго и первого каналов; стенки 7.

Топливный  газ  через  штуцер  3,  канал  "А"  попадает  в  коллектор, образованный  корпусом 1 и внутренней стенкой воздушного завихрителя 8 и через систему  отверстий  в  лопатках  завихрителя  поступает  в  межлопаточные  каналы воздушного  завихрителя  первого канала 8, в которых он смешивается с воздухом.

Через  штуцер  2,  канал  "В",  выполненный  в  корпусе  1,  четыре  трубки  9  газ поступает в кольцевой коллектор воздушного завихрителя второго канала 4. Из коллектора  топливный  газ  через  систему  отверстий  в  лопатках  воздушного завихрителя второго канала 4 поступает в межлопаточные каналы, в которых он смешивается  с  воздухом. 

Поток  через  завихритель  4  входит  в  кольцевую предварительную камеру "Б", где смешивание завершается, прежде чем поток войдёт  в  жаровую  трубу  камеры  сгорания.  Горение  стабилизируется циркуляционной  зоной,  образованной  воздушным  завихрителем  первого канала 8.

Для  защиты  металла  деталей  горелочного  устройства  от  воздействия высоких  температур  в  жаровой  трубе,  внутренняя  поверхность  пережима  второго канала  5  и  наружная  поверхность  пережима  первого  канала  6  покрываются высокотемпературной эмалью.

Коллектора  газовые

Коллектора  газовые  3  и  4  (рис.  29)  предназначены  для  подачи  газа  к горелочному устройству камеры сгорания.

Каждый  коллектор  3  и  4  состоит  из  двух  половинок.  Соединение  половинок коллектора выполняется с помощью клиновидного хомута.

Газовые  коллектора  выполнены  с  горизонтальным  разъемом  и  закреплены  на корпусе  силовом  КВД  1  с  помощью  сегмента  18  и  шарнирной  подвески  2, обеспечивающей  компенсацию  радиальных  расширений  коллекторов  и  корпуса силового  КВД.  На  коллекторах  имеется  по  шестнадцать  штуцеров  для  подвода топливного  газа  к  горелочным  устройствам  17  камеры  сгорания  и  фланец  для подсоединения трубы подвода топливного газа.