RU2214526C1

RU2214526C1 - Combustion chamber of gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2214526C1
Application number: RU2002122536A
Authority: RU
Inventors: П.Г. Иванов
Original assignee: Открытое акционерное общество Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз"
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2003-10-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine engines. SUBSTANCE: proposed combustion chamber of gas-turbine engine contains at least one igniter whose working space communicates through branch pipes with flue tube. At least one pair of additional spaces is made in igniter housing. First space accommodates main explosive charge with free end face surface. Second space accommodates additional explosive charge and electric igniter with switch-on unit connected to engine electric circuit. First space communicates with working space of igniter through channel in which burst diaphragm is installed. Second space communicates with first space through channel whose axis is pointed to center of free end face surface of main charge. EFFECT: provision of reliable starting of combustion chamber of gas- turbine engine after long period of idling, especially under heavy conditions. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям камер сгорания, и может быть использовано для запуска камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) и установок. The invention relates to the field of aviation technology, in particular to the construction of combustion chambers, and can be used to start the combustion chambers of gas turbine engines (GTE) and installations.

Известна камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая воспламенительную камеру, из которой выходит канал, расположенный между наружной стенкой камеры сгорания и жаровой трубой. В трубе находится электрическая запальная свеча вместе с пусковой форсункой. Пусковое топливо впрыскивается в камеру воспламенения с целью получения пускового факела, который распространяется в жаровую трубу и воспламеняет поступающую туда топливовоздушную смесь, осуществляя запуск камеры сгорания (см. заявку DE 1275837, МПК 7 F 02 С 7/26, 22.08.1968). A known combustion chamber of a gas turbine engine comprising an ignition chamber, from which a channel exits between the outer wall of the combustion chamber and the flame tube. There is an electric spark plug in the pipe together with a starting nozzle. Starting fuel is injected into the ignition chamber in order to obtain a starting torch, which propagates into the flame tube and ignites the air-fuel mixture entering there, starting the combustion chamber (see application DE 1275837, IPC 7 F 02 C 7/26, 08/22/1968).

Однако после длительного хранения данная конструкция камеры сгорания требует проверки и проливки топливных систем для расконсервации и обеспечения надежного запуска. However, after prolonged storage, this design of the combustion chamber requires checking and spilling of the fuel systems in order to re-preserve and ensure a reliable start.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая первый генератор для получения газообразного продукта повышенной температуры и давления путем воспламенения размещенного в нем горючего материала и второй генератор с пиротехническим зарядом, связанный с первым генератором. При воспламенении горючего материала в первом генераторе происходит нагрев внешней стенки теплопередающего элемента, и за счет передачи тепла через стенку осуществляется воспламенение пиротехнического заряда, обеспечивающего запуск камеры сгорания (см. патент US 5174106, МПК 7 F 02 С 7/272, 29.12.1992). Closest to the technical nature of the proposed device is a combustion chamber of a gas turbine engine containing a first generator to obtain a gaseous product of elevated temperature and pressure by igniting the combustible material placed in it and a second generator with a pyrotechnic charge associated with the first generator. When igniting combustible material in the first generator, the outer wall of the heat transfer element is heated, and due to heat transfer through the wall, the pyrotechnic charge is ignited, which starts the combustion chamber (see patent US 5174106, IPC 7 F 02 C 7/272, December 29, 1992) .

Данная конструкция камеры сгорания также не обеспечивает надежность запуска камеры сгорания, так как воспламенение пиротехнического заряда осуществляется за счет теплопередачи, при этом не предусмотрен повторный запуск. Указанные недостатки особенно недопустимы для ГТД, используемых на ракетах. This design of the combustion chamber also does not ensure the reliability of starting the combustion chamber, since the ignition of the pyrotechnic charge is due to heat transfer, and there is no re-start. These shortcomings are especially unacceptable for gas turbine engines used on missiles.

Задачей изобретения является обеспечение надежного запуска камеры сгорания ГТД после длительного хранения, особенно в тяжелых условиях (низкая температура, вязкое топливо и т.д.). The objective of the invention is to ensure reliable start of the combustion chamber of a gas turbine engine after prolonged storage, especially in difficult conditions (low temperature, viscous fuel, etc.).

Указанный технический результат достигается за счет того, что камера сгорания газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, один воспламенитель, рабочая полость которого соединена с жаровой трубой патрубком, при этом в корпусе воспламенителя выполнена, по меньшей мере, одна пара дополнительных полостей, в первой из которых установлен основной заряд пиросредств (порох) со свободной торцевой поверхностью, а во второй полости установлены дополнительный заряд пиросредств (порох) и электровоспламенитель с блоком включения, подключенным к электросистеме двигателя, причем первая полость соединена с рабочей полостью воспламенителя каналом, в котором установлена прорывная мембрана, а вторая полость соединена с первой полостью каналом, ось которого направлена в центр свободной торцевой поверхности основного заряда. Кроме того, в корпусе воспламенителя могут быть выполнены дополнительные пары полостей с зарядами пиросредств и электровоспламенителями, соединенными с блоком включения, при этом каждая пара полостей выполнена в изолированных друг от друга частях корпуса воспламенителя, присоединенных к его стенке, образующей рабочую полость, таким образом, что минимальное расстояние между ними в месте присоединения по стенке больше или равно трем толщинам данной стенки корпуса воспламенителя. The specified technical result is achieved due to the fact that the combustion chamber of a gas turbine engine contains at least one igniter, the working cavity of which is connected to the flame tube by a nozzle, while at least one pair of additional cavities is made in the igniter body, in the first of of which the main pyromedicine charge (gunpowder) with a free end surface is installed, and in the second cavity an additional pyromedicine charge (gunpowder) and an electric igniter with an ignition unit connected to the engine electrical system, the first cavity being connected to the ignitor working cavity by the channel in which the breakthrough membrane is installed, and the second cavity is connected by the channel, the axis of which is directed to the center of the free end surface of the main charge. In addition, additional pairs of cavities with charges of pyromedicines and electric igniters connected to the switching unit can be made in the igniter body, each pair of cavities being made in parts of the ignitor body isolated from each other and connected to its wall forming the working cavity, thus that the minimum distance between them at the point of attachment along the wall is greater than or equal to three thicknesses of this wall of the igniter body.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг.1 схематически представлена камера сгорания газотурбинного двигателя, а на фиг.2 - температурный график. The invention is illustrated by graphic material, where in Fig.1 schematically shows the combustion chamber of a gas turbine engine, and in Fig.2 is a temperature graph.

На корпусе 1 камеры сгорания газотурбинного двигателя установлен, по меньшей мере, один корпус 2 воспламенителя, рабочая полость 3 которого соединена с жаровой трубой 4 патрубком 5, при этом в корпусе воспламенителя 2 выполнена, по меньшей мере, одна изолированная часть 6 с одной парой дополнительных полостей 7 и 9, в первой из которых установлен основной заряд пиросредств 8 со свободной торцевой поверхностью, а во второй полости 9 установлены дополнительный заряд пиросредств 10 и электровоспламенитель 11 с блоком включения 13, подключенным к электросистеме 14 двигателя, причем первая полость 7 соединена с рабочей полостью 3 воспламенителя каналом 17, в котором установлена прорывная мембрана 12, а вторая полость 9 соединена с первой полостью 7 каналом 16, ось которого направлена в центр свободной торцевой поверхности основного заряда 8. В корпусе 2 воспламенителя могут быть выполнены дополнительные пары 15 полостей 7-9 с зарядами пиросредств 8 и 10 и электровоспламенителями 11, соединенными с блоком включения 13, при этом каждая пара полостей 7 и 9 выполнена в изолированных друг от друга частях 6 корпуса 2 воспламенителя, присоединенных к его стенке, образующей рабочую полость 3, таким образом, что минимальное расстояние l между частями 6 в месте присоединения по стенке больше или равно трем толщинам δ данной стенки корпуса 2 воспламенителя. At least one igniter housing 2 is installed on the housing 1 of the combustion chamber of the gas turbine engine, the working cavity 3 of which is connected to the flame tube 4 by the nozzle 5, while at least one insulated part 6 with one additional pair is made in the ignitor housing 2 cavities 7 and 9, in the first of which the main charge of pyro means 8 with a free end surface is installed, and in the second cavity 9 an additional charge of pyro means 10 and an electric igniter 11 with an on-board unit 13 connected to an electric the engine’s cable system 14, the first cavity 7 being connected to the ignitor working cavity 3 by a channel 17 in which the breakthrough membrane 12 is installed, and the second cavity 9 is connected to the first cavity 7 by a channel 16, the axis of which is directed to the center of the free end surface of the main charge 8. In the housing 2 igniters, additional pairs of 15 cavities 7–9 can be made with charges of pyrotechnics 8 and 10 and electric igniters 11 connected to the switching unit 13, and each pair of cavities 7 and 9 is made in parts 6 isolated from each other the igniter body 2 attached to its wall forming the working cavity 3, so that the minimum distance l between the parts 6 at the point of attachment along the wall is greater than or equal to three thicknesses δ of this wall of the igniter body 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При сигнале от электросистемы 14 двигателя сигнал проходит в блок включения 13. В случае, если имеет место первый или встречный запуск в особо тяжелых климатических условиях, блок включения 13 задействует электровоспламенитель 11 одной из пары полостей 7 и 9 и подготавливается к включению (при необходимости) следующего электровоспламенителя 11 дополнительной пары 15. Электровоспламенитель 11, срабатывая, поджигает дополнительный заряд 10, при этом высокотемпературные, активные газы, образующиеся при его горении, по каналу 16 поступают в полость 7 и, воздействуя на свободную поверхность основного заряда 8, поджигают его. Газы, образовавшиеся при горении основного заряда 8, поступают в канал 17 и, прорывая мембрану 12, попадают в рабочую полость 3 воспламенителя, а затем по патрубку 5 - в жаровую трубу 4, запуская камеру сгорания. Прорывная мембрана служит для герметизации первой 7 и второй 9 полостей с зарядами 8 и 10 от внешних воздействий как при длительном хранении, так и при работе воспламенителя, включенного с помощью других средств, например, другой парой полостей 7 и 9 с зарядами 8 и 10. When the signal from the electrical system 14 of the engine, the signal passes to the switch-on unit 13. In the event that there is a first or oncoming start-up in especially severe climatic conditions, the switch-on unit 13 activates an electric igniter 11 of one of the pair of cavities 7 and 9 and is prepared for switching on (if necessary) of the next electric igniter 11 of the additional pair 15. The electric ignitor 11, when activated, sets fire to the additional charge 10, while the high-temperature, active gases generated during its combustion, enter the cavity 7 through the channel 16 By acting on the free surface of the base charge 8 is ignited it. The gases generated during the combustion of the main charge 8 enter the channel 17 and, breaking through the membrane 12, enter the working cavity 3 of the igniter, and then through the nozzle 5 into the flame tube 4, starting the combustion chamber. The breakthrough membrane serves to seal the first 7 and second 9 cavities with charges 8 and 10 from external influences both during long-term storage and during operation of the igniter, switched on by other means, for example, another pair of cavities 7 and 9 with charges 8 and 10.

Как видно из фиг.2, температура изолированной части 6 корпуса 2 воспламенителя с полостями 7 и 9 и зарядами 8 и 10, расположенная рядом с изолированной частью 6 с работающими зарядами 8 и 10, нарастает по времени тем медленнее, чем больше отношение l/δ. As can be seen from figure 2, the temperature of the insulated part 6 of the housing 2 of the igniter with cavities 7 and 9 and charges 8 and 10, located next to the insulated part 6 with working charges 8 and 10, increases in time the slower, the greater the ratio l / δ .

Для обычно применяемых зарядов недопустимо даже кратковременное нагревание выше 300^oС, а время работы заряда необходимое для запуска камеры сгорания не более 3 с. Исходя из этого и экспериментальных работ (фиг.2), соотношение l/δ должно быть больше или равно трем, т.е. минимальное расстояние l между изолированными частями 6 в месте их присоединения по стенке корпуса 2 воспламенителя должно быть больше или равно трем толщинам δ данной стенки корпуса 2 воспламенителя.For commonly used charges, even short-term heating above 300 ^o C is unacceptable, and the charge operating time required to start the combustion chamber is not more than 3 s. Based on this and experimental work (figure 2), the ratio l / δ should be greater than or equal to three, i.e. the minimum distance l between the insulated parts 6 at the point of their attachment to the wall of the igniter body 2 must be greater than or equal to three thicknesses δ of this wall of the igniter body 2.

Claims

1. The combustion chamber of a gas turbine engine containing at least one igniter, the working cavity of which is connected to the flame tube by nozzles, while at least one pair of additional cavities is made in the igniter body, in the first of which the main charge of pyro means is installed with a free end surface, and in the second cavity there is an additional charge of pyromedicines and an electric igniter with a switching unit connected to the electric system of the engine, the first cavity being connected to the working th channel igniter cavity, wherein the membrane is mounted breakthrough, and the second cavity is connected with the first cavity of the channel, the axis of which is directed to the center of the free end surface of the main charge.

2. The combustion chamber according to claim 1, characterized in that in the igniter body there are additional pairs of cavities with pyromedicine charges and electric igniters connected to the switching unit, each pair of cavities made in parts of the ignitor body isolated from each other attached to its wall forming the working cavity, so that the minimum distance between them at the point of attachment along the wall is greater than or equal to three thicknesses of this wall of the igniter body.