RU2241135C1 - Method of excitation of oscillations of gases in exhaust unit of gas-turbine engine - Google Patents
Method of excitation of oscillations of gases in exhaust unit of gas-turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2241135C1 RU2241135C1 RU2003107432/06A RU2003107432A RU2241135C1 RU 2241135 C1 RU2241135 C1 RU 2241135C1 RU 2003107432/06 A RU2003107432/06 A RU 2003107432/06A RU 2003107432 A RU2003107432 A RU 2003107432A RU 2241135 C1 RU2241135 C1 RU 2241135C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressed gas
- gas
- axis
- profiled
- rotating drum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к выходным устройствам (В.У.) турбореактивных двигателей (ТРД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, in particular, to output devices (V.U.) of turbojet engines (turbojet engines).
При доводочных работах по созданию образцов ТРД приходится сталкиваться с воздействием колебаний газа в форсажных камерах ТРД на конструкцию самих форсажных камер, а также на другие элементы ТРД (см., например, [1] стр.463).During the development work on creating turbojet engines, one has to deal with the effect of gas vibrations in the afterburners of the turbojet engines on the design of the afterburners themselves, as well as on other elements of the turbojet engines (see, for example, [1] p. 463).
Для исследования воздействий колебаний в форсажных камерах на элементы конструкции ТРД необходимо разработать способ возбуждения колебаний газа в В.У. ТРД при испытании двигателя на стенде, при этом необходимо регулировать частоту и амплитуду этих колебаний.To study the effects of vibrations in afterburners on the structural elements of a turbojet engine, it is necessary to develop a method of exciting gas vibrations in V.U. Turbojet engine when testing the engine on the bench, it is necessary to adjust the frequency and amplitude of these oscillations.
Известны пневматические устройства для регулирования проходного сечения реактивного сопла ТРД (см. [1] стр.475). В этих устройствах проходное сечение реактивного сопла регулируется вдувом струи сжатого воздуха в критическое сечение сопла в радиальном направлении. Изменение площади проходного сечения реактивного сопла, как известно, приводит к соответствующему изменению давления газа за турбиной.Known pneumatic devices for regulating the bore of the jet nozzle of the turbojet engine (see [1] p. 475). In these devices, the cross section of the jet nozzle is controlled by blowing a stream of compressed air into the critical section of the nozzle in the radial direction. A change in the flow area of the jet nozzle, as is known, leads to a corresponding change in gas pressure behind the turbine.
Существует способ реализации колебаний газа для исследования их воздействия на конструкцию и характеристики ТРД, основанный на возбуждении вибрационного горения в форсажной камере ТРД (см. [2] стр. 401). Этот способ имеет существенные недостатки: вибрационное горение реализуется только в ограниченной области режимов работы двигателя, при этом способ не допускает регулирования частоты и амплитуды колебаний газа и, кроме того, опасен возможными разрушениями элементов конструкции (см. [1] стр.463).There is a way to implement gas vibrations to study their effect on the design and characteristics of the turbojet engine, based on the excitation of vibrational combustion in the afterburner of the turbojet engine (see [2] p. 401). This method has significant drawbacks: vibrational combustion is realized only in a limited range of engine operating modes, while the method does not allow regulation of the frequency and amplitude of gas vibrations and, in addition, is dangerous by possible destruction of structural elements (see [1] p. 463).
Возможно реализовать колебания газа в В.У. ТРД путем периодического изменения площади критического сечения реактивного сопла при создании колебаний давления в гидравлической системе управления створками регулируемого сопла (см. [1] стр.478-481).It is possible to realize gas oscillations in V.U. The turbojet engine by periodically changing the critical section area of the jet nozzle when creating pressure fluctuations in the hydraulic control system of the valves of the adjustable nozzle (see [1] p. 478-481).
Недостатком этого способа является невозможность создания колебаний газа достаточно высокой частоты, характерной для вибрационного горения, из-за инерционности механических устройств.The disadvantage of this method is the inability to create gas oscillations of a sufficiently high frequency, characteristic of vibrational combustion, due to the inertia of mechanical devices.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение диапазонов испытаний.The problem to which the present invention is directed, is to expand the test ranges.
Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению в способе возбуждения колебаний газа в выходном устройстве газотурбинного двигателя, оканчивающемся реактивным соплом, путем изменения площади критического сечения реактивного сопла изменение площади реактивного сопла осуществляет путем периодического подвода сжатого газа на срез реактивного сопла и/или вблизи последнего, при этом подвод осуществляют перпендикулярно оси выходного устройства, а также регулируют изменение частоты колебаний газа посредством изменения частоты вращения вращающегося барабана, перекрывающего периодически своей боковой поверхностью струю сжатого газа, а изменением давления подводимого сжатого газа регулируют амплитуду колебаний.The problem is solved due to the fact that, according to the invention, in a method for exciting gas oscillations in the output device of a gas turbine engine ending in a jet nozzle, by changing the area of the critical section of the jet nozzle, changing the area of the jet nozzle is carried out by periodically supplying compressed gas to the jet nozzle cut and / or near the latter, while supplying is perpendicular to the axis of the output device, and also regulate the change in the frequency of gas oscillations by changing the frequency of rotation of the rotating drum, periodically blocking with its lateral surface a stream of compressed gas, and the oscillation amplitude is controlled by changing the pressure of the supplied compressed gas.
Поставленная задача решается за счет того, что подвод струи сжатого газа осуществляют в радиальной плоскости.The problem is solved due to the fact that the supply of a stream of compressed gas is carried out in a radial plane.
Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению устройство для возбуждения колебаний газа в выходном устройстве газотурбинного двигателя, оканчивающемся реактивным соплом, содержит трубопровод подвода сжатого газа, подключенный к источнику сжатого газа, устройство снабжено вращающимся барабаном с расположенными на его боковой поверхности профилированными окнами и размещенным между боковой поверхностью вращающегося барабана и поверхностью выходного устройства экраном, имеющим профилированное окно, при этом ось барабана расположена параллельно оси выходного устройства, выходной срез трубопровода подвода сжатого газа расположен напротив профилированного окна экрана и снабжен профилированным окном, соосным профилированному окну экрана, оси профилированных окон экрана и трубопровода подвода сжатого газа перпендикулярны оси выходного устройства и размещены в одной плоскости.The problem is solved due to the fact that according to the invention, the device for exciting gas oscillations in the output device of a gas turbine engine ending with a jet nozzle comprises a compressed gas supply pipe connected to a compressed gas source, the device is equipped with a rotating drum with profiled windows located on its side surface and placed between the side surface of the rotating drum and the surface of the output device, a screen having a profiled window, while the axis the drum is parallel to the axis of the output device, the output section of the compressed gas supply pipe is located opposite the profiled screen window and equipped with a profiled window coaxial to the profiled screen window, the axis of the profiled screen windows and the compressed gas supply pipe are perpendicular to the axis of the output device and are placed in one plane.
Поставленная задача решается за счет того, что оси профилированных окон экрана и трубопровода подвода сжатого газа размещены в радиальной плоскости.The problem is solved due to the fact that the axis of the profiled windows of the screen and the pipeline for supplying compressed gas are placed in the radial plane.
Поставленная задача решается также за счет того, что профилированные окна вращающегося барабана размещены равномерно на его боковой поверхности.The problem is also solved due to the fact that the profiled windows of the rotating drum are placed evenly on its side surface.
Поставленная задача решается также за счет того, что источником сжатого газа является компрессор газотурбинного двигателя.The problem is also solved due to the fact that the source of the compressed gas is a gas turbine engine compressor.
Поставленная задача решается также за счет того, что вращающийся барабан снабжен устройством регулирования оборотов.The problem is also solved due to the fact that the rotating drum is equipped with a speed control device.
Поставленная задача решается также за счет того, что трубопровод подвода сжатого газа снабжен регулируемой заслонкой.The problem is also solved due to the fact that the pipeline for supplying compressed gas is equipped with an adjustable damper.
Поставленная задача решается также за счет того, что в выходном устройстве установлен датчик давления.The problem is also solved due to the fact that a pressure sensor is installed in the output device.
На фиг.1 изображено выходное устройство газотурбинного двигателя, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1.Figure 1 shows the output device of a gas turbine engine, figure 2 - section aa of figure 1.
В плоскости критического сечения реактивного сопла 1 В.У. 2 установлен вращающийся барабан 3, на боковой поверхности 4 которого равномерно расположены профилированные окна 5. Ось вращающегося барабана 3 расположена параллельно оси В.У. 2, а боковая цилиндрическая поверхность 4 вращающегося барабана 3 отделена от поверхности В.У. 2 экраном 7. С внутренней стороны боковой цилиндрической поверхности 4 вращающегося барабана 3 расположен трубопровод 8 подвода сжатого газа, на срезе которого выполнено профилированное окно 9. Трубопровод 8 подвода сжатого газа подключен к источнику 10 последнего. Соосно профилированному окну 9 в экране 7 установлено профилированное окно 11. Оси профилированных окон 11, 9 экрана 7 и трубопровода 8 подвода сжатого газа перпендикулярны оси В.У. и размещены в одной плоскости, например, радиальной. Источником 10 сжатого газа (в частности, сжатого воздуха) может служить компрессор газотурбинного двигателя (на чертеже не показан). При совпадении окна 11 с профилированным окном 5 сжатый газ (например, сжатый воздух) из источника 10 по трубопроводу 8 через профилированные окна 9 и 11 поступает перпендикулярно оси В.У. 2 в радиальном направлении к оси В.У. 2.In the plane of the critical section of the jet nozzle 1 V.U. 2, a rotating drum 3 is installed, on the
Электромотор 12 приводит во вращение расположенный на его валу 6 вращающийся барабан 3. Электромотор 12 снабжен устройством, позволяющим регулировать его обороты, а следовательно, и обороты вращающегося барабана 3. Трубопровод 8 подвода сжатого газа снабжен заслонкой 13, позволяющей регулировать уровень давления подведенного извне сжатого газа (воздуха) от источника 10. На корпусе В.У. 2 установлен датчик 14, регистрирующий частоту и амплитуду колебаний давления газа во внутренней полости В.У. 2.The electric motor 12 drives the rotating drum 3 located on its shaft 6. The electric motor 12 is equipped with a device that allows you to adjust its speed, and therefore the speed of the rotating drum 3. The pipe 8 for supplying compressed gas is equipped with a shutter 13, which allows you to adjust the pressure level supplied from the outside of the compressed gas (air) from the source 10. On the V.U. 2, a sensor 14 is installed that records the frequency and amplitude of fluctuations in gas pressure in the internal cavity of V.U. 2.
При работе газотурбинного двигателя газ, поступающий через турбину в канал В.У. 2 (для ТРД с форсажом роль В.У. выполняет форсажная камера), вытекает через срез реактивного сопла 1 В.У. 2, создавая реактивную тягу. Поступающий от источника 10 сжатый газ (воздух) по трубопроводу 8 подвода сжатого газа через профилированное окно 9 поступает с внутренней стороны к боковой поверхности 4 вращающегося барабана 3. При совпадении расположения профилированного окна 5 на боковой поверхности 4 вращающегося барабана 3 с профилированным окном 11 в экране 7 струя сжатого газа (воздух) от источника 10 поступает в канал В.У. 2 и вызывает уменьшение площади критического сечения реактивного сопла 1 В.У. 2, что приводит к возрастанию давления газа в. канале В.У. 2, которое фиксируется датчиком 14. При дальнейшем движении вращающегося барабана 3 на пути струи сжатого газа (воздуха) 10, поступающего по трубопроводу 8, возникает преграда, создаваемая боковой поверхностью 4 вращающегося барабана 3, в результате чего сжатый газ (воздух) перестает поступать в критическое сечение среза реактивного сопла 1 и отводится в сторону. При этом восстанавливаются площадь проходного сечения среза реактивного сопла 1 В.У. 2 и давление газа в канале В.У. 2.During the operation of a gas turbine engine, the gas entering through the turbine into the channel V.U. 2 (for the turbojet engine with afterburner, the role of V.U. is performed by the afterburner), flows through the cut of the jet nozzle 1 V.U. 2, creating jet thrust. Coming from the source 10, compressed gas (air) through the pipeline 8 for supplying compressed gas through the profiled
Подвод сжатого газа на срез реактивного сопла и/или вблизи последнего позволяет достичь аналогичного результата. Подвод сжатого газа возможен в радиальной плоскости.The supply of compressed gas to a section of the jet nozzle and / or near the latter allows to achieve a similar result. Compressed gas can be supplied in a radial plane.
Частота возбуждаемых в потоке газа колебаний определяется произведением частоты вращения вращающегося барабана 3 на число профилированных окон 5 на его боковой поверхности 4. Изменением частоты вращения барабана 3 регулируется генерируемая частота колебаний давления газа в В.У. 2 ГТД. Амплитуда колебаний газа регулируется положением заслонки 13, что вызывает изменение давления сжатого воздуха 10.The frequency of the oscillations excited in the gas stream is determined by the product of the rotational speed of the rotating drum 3 by the number of profiled
Применение настоящего способа позволит в условиях стендовых испытаний ГТД создавать в затурбинном потоке колебания газа в широком диапазоне заданных значений частоты и амплитуды.The application of this method will allow under gas turbine bench tests to create gas oscillations in a turbine stream in a wide range of frequency and amplitude preset values.
Источники информацииSources of information
1. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей/Под ред. Д.В. Хронина, М.: Машиностроение, 1989.1. Design and engineering of aircraft gas turbine engines / Ed. D.V. Chronina, Moscow: Engineering, 1989.
2. Раушенбах Б.В. Вибрационное горение. - М.: ГРФМЛ, 1961.2. Raushenbach B.V. Vibration burning. - M .: GRFML, 1961.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107432/06A RU2241135C1 (en) | 2003-03-19 | 2003-03-19 | Method of excitation of oscillations of gases in exhaust unit of gas-turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107432/06A RU2241135C1 (en) | 2003-03-19 | 2003-03-19 | Method of excitation of oscillations of gases in exhaust unit of gas-turbine engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003107432A RU2003107432A (en) | 2004-09-27 |
RU2241135C1 true RU2241135C1 (en) | 2004-11-27 |
Family
ID=34310545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003107432/06A RU2241135C1 (en) | 2003-03-19 | 2003-03-19 | Method of excitation of oscillations of gases in exhaust unit of gas-turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2241135C1 (en) |
-
2003
- 2003-03-19 RU RU2003107432/06A patent/RU2241135C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1760262B1 (en) | Method and system for flow control with fluidic oscillators | |
US5473885A (en) | Pulse detonation engine | |
US8417434B2 (en) | Active pattern factor control for gas turbine engines | |
US8661822B2 (en) | Acoustically stiffened gas turbine combustor supply | |
US7775052B2 (en) | Active combustion control system for gas turbine engines | |
US6477829B1 (en) | Combined cycle pulse combustion/gas turbine engine | |
US20120204534A1 (en) | System and method for damping pressure oscillations within a pulse detonation engine | |
US20090139203A1 (en) | Method and apparatus for tailoring the equivalence ratio in a valved pulse detonation combustor | |
EP3290653B1 (en) | Dynamical system parameter identification for turbomachine | |
EP2056089B1 (en) | Method and apparatus for turbine engine dynamic characterization | |
KR20180003856A (en) | Slinger combustor and gas turbine engine system | |
US20180356094A1 (en) | Variable geometry rotating detonation combustor | |
GB2405198A (en) | Variable geometry combustor including dilution zone flow control valves | |
JPH07190364A (en) | Method and equipment for damping thermal acoustic vibration | |
US11421877B2 (en) | Vibration control for a gas turbine engine | |
US20080118343A1 (en) | Combustion control for a gas turbine | |
US8083467B2 (en) | Apparatus and method for controlling a rotary machine using pressurized gas | |
RU2241135C1 (en) | Method of excitation of oscillations of gases in exhaust unit of gas-turbine engine | |
EP3587921A2 (en) | Electrostatic flame control technology | |
US8375722B2 (en) | Flow modulation method and apparatus | |
EP3742049B1 (en) | Accoustic damper with baffles for a rotary machine of a gas turbine engine | |
EP2959148A2 (en) | Gas turbine engine having configurable bypass passage | |
JP2001141240A (en) | Gas turbine combustor | |
JPH112586A (en) | Blade shaker used in rotational vibration test | |
RU1800080C (en) | Turbo-ramjet engine |