RU2243392C2 - Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя - Google Patents
Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243392C2 RU2243392C2 RU2003100163/06A RU2003100163A RU2243392C2 RU 2243392 C2 RU2243392 C2 RU 2243392C2 RU 2003100163/06 A RU2003100163/06 A RU 2003100163/06A RU 2003100163 A RU2003100163 A RU 2003100163A RU 2243392 C2 RU2243392 C2 RU 2243392C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fairing
- compressor
- heated
- turbine engine
- outer diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обтекателям компрессоров газотурбинных двигателей, в частности к входным обогреваемым обтекателям. Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя выполнен с основной и обогреваемой частями, последняя из которых включает наружную, внутреннюю обечайки и щелевую полость для теплоносителя. На входе в щелевую полость установлено сопло соосно с компрессором. В щелевой полости обогреваемой части на внутренней обечайке установлены радиальные ребра с зазором относительно наружной обечайки. Соотношение высот щелевой полости на ее входе и на ее выходе составляет 1,2-3. Соотношение наружного диаметра основной части обтекателя к наружному диаметру обогреваемой части обтекателя составляет 1,2-1,6. Соотношение наружного диаметра обогреваемой части обтекателя к диаметру сопла составляет 20-40. Изобретение повышает надежность и эффективность газотурбинного двигателя за счет подогрева внешней поверхности обтекателя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к обтекателям компрессоров газотурбинных двигателей, в частности к входным обогреваемым обтекателям.
Известен входной обогреваемый обтекатель компрессора газотурбинного двигателя, содержащий наружную и внутреннюю обечайки со щелевой полостью между ними для прохода подогревающего воздуха [1].
Недостатком известной конструкции является пониженная надежность из-за недостаточной эффективности обогрева наружной поверхности обтекателя и термических напряжений.
Наиболее близким к заявляемому является обтекатель компрессора газотурбинного двигателя, содержащий наружную и внутреннюю обечайки со щелевой полостью между ними и трубу подвода подогревающего воздуха, установленную по оси компрессора [2].
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность и экономичность из-за недостаточной эффективности обогрева наружной поверхности обтекателя, особенно его поверхности вблизи оси вращения компрессора и примыкающим к ней поверхностям.
Современные газотурбинные двигатели для получения необходимой экономичности выполняют с высокой степенью двухконтурности, что приводит к увеличению наружного диаметра компрессора (вентилятора) и внешних габаритов газотурбинного двигателя. Для уменьшения внешнего диаметра компрессора (вентилятора), последний выполняется с малым диаметром втулки на входе, т.е. с малым диаметром входного обтекателя на входе в компрессор, что в свою очередь снижает уровень центробежных сил, действующих на отложения льда на внешней поверхности этого обтекателя и требует его подогрева, например, горячим воздухом, отбираемым из-за промежуточной ступени компрессора.
Такой отбор приводит к снижению экономичности газотурбинного двигателя и поэтому проблема повышения эффективности обогрева внешней поверхности обтекателя является актуальной.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности и эффективности за счет подогрева внешней поверхности обтекателя.
Сущность изобретения заключается в том, что в обтекателе компрессора газотурбинного двигателя с основной и обогреваемой частями, последняя из которых включает наружную, внутреннюю обечайки и щелевую полость для теплоносителя, согласно изобретению, на входе в щелевую полость установлено сопло, соосное с компрессором, а в щелевой полости обогреваемой части на внутренней обечайке установлены радиальные ребра с зазором относительно наружной обечайки, при этом соотношение высот щелевой полости на ее входе Н и на ее выходе h составляет 1,2-3, при этом D/d=1,2-1,6; d/d1=20-40, где D - наружный диаметр основной части обтекателя, d - наружный диаметр обогреваемой части обтекателя, d1 - диаметр сопла.
При работе обтекателя компрессора газотурбинного двигателя в условиях пониженных температур на его внешней поверхности образуется лед, куски которого попадают в проточную часть, вызывая поломку компрессора. Наиболее опасной с точки зрения накопления льда является зона внешней поверхности вблизи оси вращения компрессора, т.к. в этой зоне из-за малой окружной скорости центробежные силы близки к нулю, что и способствует накоплению льда. С увеличением расстояния от оси компрессора центробежные силы возрастают, и с определенной величины адгезионных свойств льда уже недостаточно для его удержания и накопления на внешней поверхности, и поэтому подогрев обтекателя в этой зоне не требуется.
Установка сопла соосно с компрессором на входе в щелевую полость с оптимальным диаметром позволяет осуществлять струйное натекание горячего воздуха из-за промежуточной ступени компрессора с максимальной эффективностью подогрева.
Горячий воздух проходит через щелевую полость, в которой установлены радиальные ребра с зазором относительно наружной обечайки, что оптимизирует распределение скоростей этого воздуха от входа в щелевую полость к ее выходу и подогрев поверхности внешней обечайки. При этом радиальные ребра в щелевой полости создают насосный эффект, увеличивая расход горячего воздуха и повышая экономичность двигателя.
Закрепление радиальных ребер на внутренней обечайке в случае поломки крепежных элементов исключает попадание их фрагментов на вход в компрессор, а зазор между радиальными ребрами и наружной обечайкой исключает появление термических напряжений между наружной и внутренней обечайками. Одновременно ребра увеличивают жесткость внутренней обечайки, нагруженной избыточным давлением горячего воздуха, что обеспечивает надежность конструкции.
Оптимальное соотношение наружного диаметра D основной части обтекателя и наружного диаметра d обогреваемой части обтекателя снижает расход горячего воздуха и одновременно исключает образование льда, что повышает надежность и экономичность газотурбинного двигателя.
При соотношении Н/h<1,2 эффективность подогрева обтекателя на выходе из щелевой полости уменьшается, что приводит к отложению льда и поломке компрессора.
При Н/h>3 будет наблюдаться увеличение гидравлического сопротивления щелевой полости, что ведет к уменьшению расхода теплоносителя (горячего воздуха) и отложению льда.
В случае, если D/d<1,2, обогреваемая площадь обтекателя увеличится, что приведет к ухудшению экономичности газотурбинного двигателя, а при D/d>1,6 снизится уровень центробежных сил, действующих на отложение льда, что приведет к его накоплению и поломке компрессора.
При d/d1<20 ухудшится обогрев обтекателя на малых диаметрах, особенно в зоне оси компрессора, что также приведет к отложению льда, а при d/d1>40 будет наблюдаться увеличение гидравлических потерь в системе подвода теплоносителя в щелевую полость, что приведет к ухудшению обогрева обтекателя в его обогреваемой части.
На фиг.1 показан продольный разрез обтекателя с компрессором газотурбинного двигателя, на фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
Обтекатель 1 компрессора 2 газотурбинного двигателя установлен на рабочем колесе 3 компрессора 2 и состоит из основной 4 и обогреваемой 5 частей, последняя состоит из наружной 6 и внутренней 7 обечаек с образованием щелевой полости 8 между ними. Внутри полости 8 на внутренней обечайке 7 установлены с помощью крепежных элементов 9 радиальные ребра 10 с зазором 11 относительно наружной 6 обечайки. Щелевая полость 8 выполнена шириной Н на входе и соединена на входе 12 с трубой 13 подвода обогревающего воздуха, через сопло 14 с осью 15, совпадающей с осью компрессора 2, и кольцевую полость 16. На выходе полость 8 выполнена шириной h и соединена через отверстия 17 во внешней обечайке 6 с проточной частью 18 компрессора 2 на его входе.
На наружной поверхности 19 обтекателя вероятно отложение льда, куски которого могут попасть в проточную часть 18 компрессора 2, вызвав его поломку. Наиболее опасной с точки зрения накопления льда является зона 20 наружной поверхности 19 вблизи оси вращения 15 компрессора 2.
На внутреннюю поверхность 21 наружной обечайки 6 через сопло 14 осуществляется струйное натекание горячего воздуха 22, поступающего по трубе 13 из-за промежуточной ступени (не показано) компрессора 2.
Работает данное устройство следующим образом.
По трубе 13 из-за промежуточной ступени (не показана) через сопло 14 на внутреннюю поверхность 21 наружной обечайки 6 осуществляется струйное натекание горячего воздуха 22. Это позволяет предотвратить образование и накопление льда в зоне 20 и обогреваемой части обтекателя в области поверхности 19.
Далее горячий воздух 22 протекает в щелевой полости 8, ширина Н которой уменьшается от входа к выходу, что оптимизирует распределение скоростей воздуха от входа в щелевую полость 8 к ее выходу и, соответственно, оптимизирует подогрев поверхности 19 наружной обечайки 6. Расход горячего воздуха растет за счет насосного эффекта, который создают радиальные ребра 10 в щелевой полости 8.
С увеличением расстояния от оси 15 компрессора центробежные силы возрастают, и с некоторого радиуса адгезионных свойств льда уже недостаточно для его удержания и накопления на наружной поверхности 19, и поэтому подогрев обтекателя 1 в зоне не требуется.
Горячий воздух 22 из щелевой полости 8 через отверстие 17 истекает на вход в проточную часть 18 компрессора 2, осуществляя пленочный подогрев наружной поверхности 22 основной части 4 входного обтекателя 1.
Источники информации:
1. Патент РФ №1542156, F 02 К 3/00,1995 г.
2. А.С.Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. - Москва: Машиностроение, 1981, с.92, рис.3.30.
Claims (1)
- Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя с основной и обогреваемой частями, последняя из которых включает наружную, внутреннюю обечайки и щелевую полость для теплоносителя, отличающийся тем, что на входе в щелевую полость установлено сопло соосно с компрессором, а в щелевой полости обогреваемой части на внутренней обечайке установлены радиальные ребра с зазором относительно наружной обечайки, при этом соотношение высот щелевой полости на ее входе и на ее выходе составляет 1,2-3, при этом D/d=1,2-1,6, d/d1=20-40, где D - наружный диаметр основной части обтекателя; d - наружный диаметр обогреваемой части обтекателя; d1 - диаметр сопла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100163/06A RU2243392C2 (ru) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100163/06A RU2243392C2 (ru) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003100163A RU2003100163A (ru) | 2004-09-20 |
RU2243392C2 true RU2243392C2 (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=34387447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003100163/06A RU2243392C2 (ru) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243392C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529766C2 (ru) * | 2009-03-31 | 2014-09-27 | Снекма | Вращающийся входной обтекатель для турбомашины, содержащий эксцентрично расположенную концевую часть |
RU2575676C2 (ru) * | 2013-07-05 | 2016-02-20 | Текспейс Аеро С.А. | Носовая часть рассекателя, содержащая лист, образующий поверхность для направления контура и выполняющий функцию противообледенительного канала |
CN114893299A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-12 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种航空发动机复合材料进口部件的防冰结构 |
-
2003
- 2003-01-04 RU RU2003100163/06A patent/RU2243392C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВЬЮНОВ С.А. и др. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 1981, с.92, рис.3.30. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529766C2 (ru) * | 2009-03-31 | 2014-09-27 | Снекма | Вращающийся входной обтекатель для турбомашины, содержащий эксцентрично расположенную концевую часть |
RU2575676C2 (ru) * | 2013-07-05 | 2016-02-20 | Текспейс Аеро С.А. | Носовая часть рассекателя, содержащая лист, образующий поверхность для направления контура и выполняющий функцию противообледенительного канала |
CN114893299A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-12 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种航空发动机复合材料进口部件的防冰结构 |
CN114893299B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-11-28 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种航空发动机复合材料进口部件的防冰结构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8721264B2 (en) | Centripetal air bleed from a turbomachine compressor rotor | |
EP2584142B1 (en) | Gas turbine engine cooling systems having hub-bleed impellers | |
US9097140B2 (en) | Cavity ventilation | |
JP4771775B2 (ja) | スワールが強化されたターボ機械用空気力学的ファスナシールド | |
CN103597170B (zh) | 机壳冷却导管 | |
US7192245B2 (en) | Rotor assembly with cooling air deflectors and method | |
US8047777B2 (en) | Turbomachine diffuser | |
US7942630B2 (en) | System for ventilating a downstream cavity of an impellor of a centrifugal compressor | |
EP2204533B1 (en) | Methods, systems and/or apparatus relating to inducers for turbine engines | |
US20100031663A1 (en) | Turbomachine with a diffuser | |
US9810148B2 (en) | Self-cooled orifice structure | |
US20080019829A1 (en) | System for cooling a downstream cavity of a centrifugal compressor impeller | |
JP6360140B2 (ja) | 燃焼器アセンブリ | |
RU2316662C1 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
US8206079B2 (en) | Temperature controlling apparatus | |
US10480533B2 (en) | Fluid injector for cooling a gas turbine engine component | |
EP3196422B1 (en) | Exhaust frame | |
US9003805B2 (en) | Turbine engine with diffuser | |
US9845704B2 (en) | Cooled flange connection of a gas-turbine engine | |
JP2019178861A (ja) | 燃焼器アセンブリ | |
RU2243392C2 (ru) | Обтекатель компрессора газотурбинного двигателя | |
US11674396B2 (en) | Cooling air delivery assembly | |
US6499938B1 (en) | Method for enhancing part life in a gas stream | |
US11725537B2 (en) | Device for cooling a turbine casing with air jets | |
US11306593B2 (en) | Key washer for a gas turbine engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20101007 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20101007 Effective date: 20110826 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |