RU2666835C1 - Turbo jet engine (tje) afterburner system operation method and operating by this method afterburner system (options), tje operation method and tje operating by this method - Google Patents
Turbo jet engine (tje) afterburner system operation method and operating by this method afterburner system (options), tje operation method and tje operating by this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666835C1 RU2666835C1 RU2017121633A RU2017121633A RU2666835C1 RU 2666835 C1 RU2666835 C1 RU 2666835C1 RU 2017121633 A RU2017121633 A RU 2017121633A RU 2017121633 A RU2017121633 A RU 2017121633A RU 2666835 C1 RU2666835 C1 RU 2666835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- afterburner
- fuel
- collectors
- collector
- sauir
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/08—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan with supplementary heating of the working fluid; Control thereof
- F02K3/10—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan with supplementary heating of the working fluid; Control thereof by after-burners
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к форсажным комплексам двухвального, двухконтурного авиационного турбореактивного двигателя.The group of inventions relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely to afterburner complexes of a twin-shaft, dual-circuit aircraft turbojet engine.
Из существующего уровня техники известен форсажный комплекс, включающий форсажную камеру (ФК) двигателя, включающую смеситель, диффузор, фронтовое устройство, форкамеру с карбюратором, коллекторы с топливными форсунками, жаровую трубу, соединенную с корпусом всережимного реактивного сопла (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва. Наука 2011, с. 636-647).The afterburner complex is known from the prior art, including an afterburner (FC) of the engine, including a mixer, diffuser, front-end device, a prechamber with a carburetor, manifolds with fuel nozzles, a heat pipe connected to the body of an all-mode jet nozzle (N.N. Sirotin, A . S. Novikov, A. G. Paykin, A. N. Sirotin. Fundamentals of designing the production and operation of aircraft gas turbine engines and power plants in the CALS technology system.
Из существующего уровня техники известен форсажный комплекс, включающий форсажную камеру двигателя, включающую смеситель, фронтовое устройство, форкамеру, коллекторы с топливными форсунками (А.А. Иноземцев, В.Л. Сандрацкий. Газотурбинные двигатели. ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2006, рис. 7.4.1, с. 354).An afterburner complex is known from the prior art, including an afterburner, including a mixer, a front-end device, a prechamber, manifolds with fuel nozzles (A.A. Inozemtsev, V.L. Sandratsky. Gas turbine engines. OJSC Aviadvigatel, Perm, 2006, Fig. 7.4.1, p. 354).
Из существующего уровня техники известен способ управления расходом топлива в форсажную камеру двигателя, заключающийся в том, что по положению рычага управления двигателем (РУД) и расходу топлива в основной камере сгорания (ОКС) системой автоматического управления и регулирования (САУиР) управляют расходом топлива в ФК. При этом дополнительно в процессе форсажной приемистости при включении очередного коллектора ФК увеличивают расход топлива через предыдущие коллекторы (RU 2438031 С2, 27.02.2009, опубл. 27.10.2010. Бюл. №30).From the existing level of technology there is a known method of controlling fuel consumption in the afterburner of the engine, which consists in the fact that according to the position of the engine control lever (ORE) and the fuel consumption in the main combustion chamber (ACS), the automatic control and regulation system (SAUiR) controls the fuel consumption in FC . In addition, in the process of afterburning throttle response when you turn on the next collector FC increase fuel consumption through the previous collectors (RU 2438031 C2, 02.27.2009, publ. 10.27.2010. Bull. No. 30).
К недостаткам известных решений относятся недостаточная проработанность системы выбора совокупности необходимых параметров и узлов форсажного комплекса, включая насос форсажный, неадаптированность к конкретным техническим решениям двухвального, двухконтурного авиационного ТРД, сложность адекватного получения компромиссных сочетаний повышенных значений КПД и ресурса двигателя с одновременным повышением компактности при снижении материало- и энергоемкости форсажного комплекса двигателя.The disadvantages of the known solutions include the lack of sophistication of the selection system of the set of necessary parameters and components of the afterburner complex, including the afterburner pump, the lack of adaptation to specific technical solutions of the twin-shaft, double-circuit aviation turbojet engines, the difficulty of adequately obtaining compromise combinations of increased values of efficiency and engine life with a simultaneous increase in compactness while reducing material - and the energy intensity of the afterburner complex of the engine.
Задача, решаемая группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в разработке способа работы и конструктивной системы двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя с форсажным комплексом, включающим насос форсажный с улучшенными конструктивными и эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими повышение КПД, ресурса и надежности двигателя на всех этапах работы двигателя в диапазоне от минимального до полного форсированного режима.The problem to be solved by a group of inventions related by a single creative idea is to develop a working method and a structural system for a twin-shaft turbofan engine with an afterburner complex, including an afterburner pump with improved structural and operational characteristics that increase engine efficiency, resource and reliability at all stages of engine operation in the range from minimum to full forced mode.
Поставленная задача решается тем, что в способе работы форсажного комплекса двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя в режиме промежуточного и полного форсажа, форсажный комплекс, согласно изобретению включает сообщенные командными каналами прямой и обратной связи с системой автоматического управления и регулирования двигателя (САУиР), а также каналами подачи форсажного топлива агрегаты - двигательный центробежный топливоподкачивающий насос (ДЦН), насос-регулятор (HP), насос форсажный (НФ), имеющий качающий узел с крыльчаткой рабочего колеса и клапаном запуска форсажа - подачи топлива от HP в пусковой блок НФ, регулятор сопла и форсажа (РСФ), распределитель форсажного топлива (РТФ) и форсажную камеру сгорания (ФК), включающую смеситель, диффузор, фронтовое устройство, форкамеру, не менее чем четыре рабочих и пусковой коллектор розжига и удержания минимального форсажа, струйные форсунки «огневой дорожки», жаровую трубу, соединенную корпусом с корпусом всережимного реактивного сопла, причем перевод форсажного комплекса в режим промежуточного и полного форсажа производят на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага управления двигателем (РУД) САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3=(78÷82)° «включение второго и затем третьего коллекторов» ФК, затем перемещая РУД в угловом диапазоне αруд4=(80÷91)° наращивают тягу промежуточных форсированных режимов последовательным увеличением интенсивности подачи форсажного топлива, после чего дальнейшим переводом РУД в угловом диапазоне αруд5=(90÷94)° увеличивают форсажную тягу включением в работу первого и четвертого коллекторов ФК; при этом, закрывая клапан запуска форсажа, обеспечивают прекращение подачи топлива от HP в пусковой блок ФН и соответственно в ФК, одновременно автоматически открывают клапан входа форсажного топлива от ДЦН вращением крыльчатки рабочего колеса качающего узла НФ, выполненной с угловой частотой γл.р.к. лопаток рабочего колеса, определенной в диапазоне значений γл.р.к.=(1,11÷2,55) [ед/рад], и обеспечивают повышение давления и замещающую подачу топлива в пусковой коллектор, а также последовательно снабжают топливом образующие пару второй и третий рабочие коллекторы и далее увеличивают форсажную тягу двигателя подачей топлива и включением в работу другой пары, образованной первым и четвертым рабочими коллекторами, при этом каждый из коллекторов второй и третий снабжены полыми стержневыми распылителями, расположенными последовательно один за другим в потоке рабочего тела и размещенными на каждом из коллекторов с угловой частотой γр2=γр3, определенной в диапазоне γР2=γр3=(2,86÷4,14) [ед/рад], и направленными к оси ФК с осями, расположенными каждый в соответствующей условной осевой плоскости двигателя, с отклонением в сторону направления потока рабочего тела от линии пересечения условных осевой и радиальной плоскостей поперечного сечения ФК на угол β=(25÷36)° и снабжены форсунками, асимметрично разнесенными в обе стороны распылителя с вектором истечения топлива из отверстия струйной форсунки, нормальным к потоку рабочего тела, при этом распылители первого и четвертого коллекторов ФК смещены по окружности один относительно другого на полшага.The problem is solved in that in the method of operation of the afterburner complex of a twin-shaft double-circuit turbojet engine in the intermediate and full afterburner mode, the afterburner complex according to the invention includes direct and feedback communicated by the command channels of the automatic engine control and regulation (SAUiR), as well as supply channels afterburning fuel units - motor centrifugal fuel priming pump (DCS), regulator pump (HP), afterburner pump (NF) having a pumping unit with a porch impeller and afterburner start valve - supply fuel from HP to the NF start-up block, nozzle and afterburn regulator (RSF), afterburner fuel distributor (RTF) and afterburner combustion chamber (FC), including a mixer, diffuser, front-end device, prechamber, less than four workers and a starting manifold for ignition and holding the minimum afterburner, jet nozzles of the firing track, a flame tube connected by the body to the body of the all-mode jet nozzle, and the afterburner complex is switched to the intermediate and full afterburner mode and they produce at maximum revolutions for a given mode with the minimum afterburner switched on by moving the SAUiR engine control lever (ORE) from the range of angular positions α ore2 = (73 ÷ 80) ° "the operating platform of the minimum forced mode" sequentially into the angular ranges α ore3 = (78 ÷ 82) ° «inclusion of the second and then the third collector" FC, and then moving the throttle angular range α rud4 = (80 ÷ 91) ° increasing traction intermediate forced modes sequentially increasing the flow rate of afterburner fuel by after which, by further transfer of the ore in the angular range α ore5 = (90 ÷ 94) °, the afterburner thrust is increased by the inclusion of the first and fourth collectors of the FC; at the same time, by closing the afterburner start valve, they ensure that the fuel supply from HP to the launch block of the power unit and, accordingly, to the FC is stopped, at the same time the valve of the afterburner fuel input from the central cylinder is automatically opened by rotating the impeller of the impeller of the NF pumping unit, made with an angular frequency γ l.r. . impeller blades defined in the range of values of γ lp = (1.11 ÷ 2.55) [units / rad], and they provide an increase in pressure and a substitute fuel supply to the start-up manifold, and also sequentially supply fuel to the second and third working collectors forming a pair and then increase the afterburner thrust by supplying fuel and turning on into the work of another pair, formed by the first and fourth working collectors, while each of the second and third collectors are equipped with hollow rod sprays located sequentially one after another in the flow of the working fluid and placed on each of the collectors ores with an angular frequency γ p2 = γ p3 , defined in the range γ P2 = γ p3 = (2.86 ÷ 4.14) [units / rad], and directed to the FC axis with axes each located in the corresponding conditional axial plane of the engine , with a deviation in the direction of flow of the working fluid from the intersection line of the conditional axial and radial planes of the FC cross-section by an angle β = (25 ÷ 36) ° and are equipped with nozzles asymmetrically spaced on both sides of the atomizer with the normal flow of fuel from the jet nozzle orifice to the flow of the working fluid while spraying and the first and fourth collector FC are offset circumferentially relative to one another by half a pitch.
При этом в режиме промежуточного и полного форсажа топливо к пусковому коллектору и сгруппированным в пары, состоящие соответственно из второго-третьего и первого-четвертого рабочих коллекторов ФК, могут подавать от ДЦН в проточную часть НФ, по команде САУиР, открывая клапан входа топлива в качающий узел НФ, подают топливо на крыльчатку рабочего колеса НФ и далее с высоким давлением на выход из проточной части НФ по топливному тракту, включающему соединительные участки и участки тракта, образованные последовательно сообщенными по топливу с НФ проточной частью регулятора РСФ, от которого с разделением топливного тракта на три канала подают в проточную часть распределителя РТФ, из которого дозированно распределенное топливо подают к пусковому и рабочим коллекторам ФК.At the same time, in the intermediate and full afterburner mode, fuel can be supplied to the starting manifold and grouped in pairs consisting of the second, third, and first and fourth working collectors of the FC, from the DSC to the flow part of the NF, by the command of SAUiR, opening the valve for entering the fuel into the pumping the NF unit, supply fuel to the impeller of the NF impeller and then with high pressure to exit the flow part of the NF through the fuel path, including connecting sections and tract sections formed in series with the fuels with NF, the flow part of the RSF regulator, from which the fuel path is divided into three channels, is fed into the flow part of the RTF distributor, from which the metered-distributed fuel is supplied to the starting and working collectors of the FC.
Для достижения режима полного форсажа могут переводить РУД по команде САУиР в угловое положение αруд7>(104÷110)°, увеличивают расход топлива во всех рабочих коллекторах ФК и прирост форсажной тяги с переводом двигателя на полный форсированный режим.To achieve the full afterburner mode, they can transfer the ore at the command of SAUiR to the angular position α ore7 > (104 ÷ 110) °, increase fuel consumption in all working collectors of the FC and increase the afterburner thrust with the engine switched to full boost mode.
В паре второго и третьего рабочих коллекторов каждый коллектор могут наделять не менее чем девятнадцатью распылителями, установленными на внутреннем диаметре кольца коллектора, а в каждом распылителе выполняют направленные в противоположные стороны перпендикулярно потоку рабочего тела отверстия с функцией струйных форсунок, выполненные в неравном количестве с превышением не менее чем на одну с одной из сторон распылителя; в другой паре, объединяющей первый и четвертый коллекторы, первый коллектор наделяют не менее чем двадцатью семью распылителями, не менее чем восемнадцать из которых объединены в девять, содержащих по две ветви, одна из которых обращена к продольной оси ФК под углом навстречу потоку рабочего тела, а другая обращена к корпусу ФК; при этом распылители другой группы, составляющей в первом коллекторе не менее девяти, выполняют состоящими из одной ветви, обращенной навстречу потоку рабочего тела под углом к оси ФК, аналогичным углу наклона соответствующей ветви распылителя первой из указанных групп; указанный одноветвевой распылитель наделяют не менее чем двумя струйными форсунками в виде отверстий, выполненных в противоположных сторонах распылителя с вектором истечения топлива из струйных форсунок, нормальным потоку рабочего тела; причем четвертый коллектор имеет не менее сорока четырех распылителей, объединенных попарно в двухветвевые распылители, при этом каждый распылитель указанного коллектора наделяют не менее чем четырьмя струйными форсунками с одной и не менее чем двумя струйными форсунками с другой стороны распылителя, через которые топливо также подают в проточную часть фронтового устройства перпендикулярно потоку рабочего тела.In a pair of the second and third working collectors, each collector can be provided with at least nineteen nozzles mounted on the inner diameter of the collector ring, and in each nozzle, holes with the function of jet nozzles, directed in opposite directions perpendicular to the flow of the working fluid, are made in an unequal amount not exceeding less than one side of the sprayer; in another pair, combining the first and fourth collectors, the first collector is allocated with at least twenty seven sprayers, at least eighteen of which are combined into nine, containing two branches, one of which is facing the longitudinal axis of the FC at an angle opposite to the flow of the working fluid, and the other is facing the body of the FC; wherein the nebulizers of the other group, comprising at least nine in the first collector, are made up of one branch facing the flow of the working fluid at an angle to the axis of the FC, similar to the angle of inclination of the corresponding nebulizer branch of the first of these groups; said single-branch atomizer is provided with at least two jet nozzles in the form of holes made in opposite sides of the atomizer with a vector of fuel outflow from the jet nozzles normal to the flow of the working fluid; moreover, the fourth collector has at least forty-four nozzles combined in pairs in two-branch nozzles, while each atomizer of the specified collector is allocated with at least four jet nozzles with one and at least two jet nozzles on the other side of the atomizer, through which the fuel is also fed into the flow part of the front device perpendicular to the flow of the working fluid.
Поставленная задача в части форсажного комплекса двухвального двухконтурного ТРД решается тем, что форсажный комплекс, согласно изобретению, включает сообщенные командными каналами и каналами обратной связи с системой САУиР, а также командными и топливными каналами подачи форсажного топлива агрегаты, включая ДЦН, HP, регулятор РСФ, распределитель РТФ и форсажную камеру сгорания, включающую смеситель, диффузор, фронтовое устройство, форкамеру, не менее чем четыре рабочих и пусковой коллектор розжига и удержания минимального форсажа, струйные форсунки «огневой дорожки», жаровую трубу, соединенную корпусом со всережимным реактивным соплом, в режиме промежуточного и полного форсажа работает описанным выше способом.The task in terms of the afterburner complex of a two-shaft double-circuit turbojet engine is solved by the fact that the afterburner complex, according to the invention, includes units, including control centers, HP, RSF regulator, communicated by command and fuel channels for supplying afterburning fuel, RTF distributor and afterburner, including a mixer, diffuser, front-mounted device, pre-chamber, at least four workers and a start collector for ignition and holding the minimum afterburner, page ynye nozzle "firing track" flame tube connected to the housing vserezhimnym jet nozzle, in the intermediate and full afterburner mode works in the manner described above.
Поставленная задача по второму варианту способа работы форсажного комплекса двухвального двухконтурного ТРД в режиме промежуточного и полного форсажа, решается тем, что согласно изобретению форсажный комплекс включает сообщенные командными каналами прямой и обратной связи с системой САУиР, а также каналами подачи форсажного топлива агрегаты - ДЦН, HP, насос форсажный НФ, имеющий качающий узел с крыльчаткой рабочего колеса и клапаном запуска форсажа - подачи топлива от HP в пусковой блок НФ, регулятор РСФ, распределитель РТФ и форсажную камеру сгорания, включающую смеситель, диффузор, фронтовое устройство, форкамеру, не менее чем четыре рабочих и пусковой коллектор розжига и удержания минимального форсажа, струйные форсунки «огневой дорожки», жаровую трубу, соединенную корпусом с корпусом всережимного реактивного сопла, причем перевод форсажного комплекса в режим промежуточного и полного форсажа производят на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага РУД САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3-5=(78÷94)° «включение рабочих коллекторов ФК» и производят последовательное автоматическое включение конструктивно спаренных коллекторов «второй-третий» и «первый-четвертый» в порядке «второй-третий-первый-четвертый», начиная со «второго», и при достижении во втором коллекторе порогового давления не менее 9 кгс/см2 САУиР открывает через РТФ подачу топлива в третий коллектор ФК; при этом пусковой коллектор розжига и удержания минимального форсажа работает на всех режимах форсажа, потребляя (10±1)% форсажного топлива, а при достижении суммарного расхода топлива во втором и третьем коллекторах (45±1)% от суммарного расхода при полном форсаже САУиР включает подачу топлива в первый коллектор и последующим перемещением РУД по команде САУиР через РТФ увеличивают подачу топлива и наращивают давление в указанном коллекторе до пороговой величины не менее 9 кгс/см2, при достижении которого САУиР включает четвертый коллектор ФК и аналогичным приемом наращивают общий расход топлива в коллекторах ФК до 100%-ного уровня расхода на полном форсаже; при выходе на высотный режим давление во всех коллекторах автоматически уменьшают по команде САУиР через РСФ в зависимости от уменьшения внешнего давления в атмосфере, а автоматическое отключение подачи топлива в коллектора производят по командам САУиР в обратном порядке.The task according to the second variant of the method of operation of the afterburner complex of a twin-shaft double-circuit turbojet engine in the intermediate and full afterburner mode is solved by the fact that according to the invention, the afterburner complex includes the units communicated by the command and forward channels with the SAUiR system, as well as the afterburner fuel supply channels - DCs, HP , afterburner pump NF having a pumping unit with impeller impeller and afterburner start valve - fuel supply from HP to the start block NF, RSF regulator, RTF distributor and afterburner a combustion unit, including a mixer, a diffuser, a front-mounted device, a pre-chamber, at least four workers and a starting ignition and retention manifold for holding the minimum afterburner, jet path burners, a heat pipe connected by a body to the body of an all-mode jet nozzle, and the afterburner complex will be converted to intermediate and full afterburner operation is performed at the maximum revolutions for a given mode with the minimum afterburner engaged by moving the lever of the SAUiR ore from the range of angular positions α ore2 = (73 ÷ 80) ° “minimum forced mode” platform sequentially in the angular ranges α ore3-5 = (78 ÷ 94) ° “FC working collectors are switched on” and sequentially automatically coupled constructively paired “second-third” and “first-fourth” collectors in the “second “third-first-fourth”, starting from the “second”, and when the threshold pressure in the second manifold reaches at least 9 kgf / cm 2, the ACS&R opens through the RTF the fuel supply to the third collector of the FC; at the same time, the starting ignition and holding afterburner collector operates in all afterburner modes, consuming (10 ± 1)% of afterburning fuel, and when the total fuel consumption in the second and third collectors is reached (45 ± 1)% of the total consumption at full afterburner SAUiR includes the fuel supply to the first collector and the subsequent movement of the ore at the command of SAUiR through the RTF increase the fuel supply and increase the pressure in the specified reservoir to a threshold value of at least 9 kgf / cm 2 , upon reaching which the SAUiR includes the fourth collector FC and in a similar manner increase the total fuel consumption in the FC collectors to a 100% level of consumption at full afterburner; when reaching the high-altitude mode, the pressure in all the collectors is automatically reduced by the command of the SAUiR through the RSF depending on the decrease in the external pressure in the atmosphere, and the fuel supply to the manifold is automatically switched off by the commands of the SAUiR in the reverse order.
При этом перевод форсажного комплекса в режим промежуточного и полного форсажа могут производить на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага РУД САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3=(78÷82)° «включение второго и затем третьего коллекторов ФК», затем в угловом диапазоне αруд5=(90÷94)° форсажную тягу усиливают включением первого и четвертого коллекторов ФК.In this case, the transfer of the afterburner complex to the intermediate and full afterburner mode can be performed at the maximum speed for the given mode when the minimum afterburner is turned on by moving the lever of the SAUD & ORE from the range of angular positions α ores2 = (73 ÷ 80) ° “the operating platform of the minimum forced mode” sequentially into the corner ranges α ore3 = (78 ÷ 82) ° “turning on the second and then the third FC collectors”, then in the angular range α ore5 = (90 ÷ 94) ° the afterburner is reinforced by turning on the first and fourth collectors FC.
Повышение давления и замещающую подачу форсажного топлива в топливный тракт и в пусковой коллектор ФК могут обеспечивать вращением крыльчатки рабочего колеса качающего узла НФ, выполненной с угловой частотой γл.р.к. лопаток рабочего колеса, определенной в диапазоне значений γл.р.к.=(1,11÷2,55) [ед/рад], а каждый из рабочих коллекторов второй и третий снабжены полыми стержневыми распылителями, расположенными последовательно один за другим в потоке рабочего тела и размещенными на каждом из указанных коллекторов с угловой частотой γр2=γр3, определенной в диапазоне γР2=γр3=(2,86÷4,14) [ед/рад], и направленными к оси ФК с осями, расположенными каждый в соответствующей условной осевой плоскости двигателя, с отклонением в сторону направления потока рабочего тела от линии пересечения условных осевой и радиальной плоскостей поперечного сечения ФК на угол β=(25÷36)° и снабжены форсунками, асимметрично разнесенными в обе стороны распылителя с вектором истечения топлива из отверстия струйной форсунки, нормальным к потоку рабочего тела.The increase in pressure and substitute supply of afterburning fuel to the fuel path and to the starting manifold of the FC can provide the rotation of the impeller of the impeller of the pumping unit of the NF, made with an angular frequency γ l.r.k. impeller blades defined in the range of values of γ lp = (1.11 ÷ 2.55) [units / rad], and each of the working collectors the second and third are equipped with hollow rod sprays located sequentially one after another in the flow of the working fluid and placed on each of these collectors with an angular frequency γ p2 = γ p3 , defined in the range γ P2 = γ p3 = (2.86 ÷ 4.14) [units / rad], and directed to the FC axis with axes each located in the corresponding conditional axial plane of the engine, with a deviation in the direction of the flow of the working fluid from the line of intersection of the conditional axial and radial planes across of the FC cross section at an angle β = (25 ÷ 36) ° and equipped with nozzles asymmetrically spaced on both sides of the atomizer with a fuel flow vector from the jet nozzle opening normal to the flow of the working fluid.
Поставленная задача в части форсажного комплекса по второму варианту решается тем, что форсажный комплекс двухвального двухконтурного ТРД, согласно изобретению, включает сообщенные командными каналами и каналами обратной связи с системой САУиР, а также командными и топливными каналами подачи форсажного топлива агрегаты, включая ДЦН, HP, регулятор РСФ, распределитель РТФ и форсажную камеру сгорания, включающую смеситель, диффузор, фронтовое устройство, форкамеру, не менее чем четыре рабочих и пусковой коллектор розжига и удержания минимального форсажа, струйные форсунки «огневой дорожки», жаровую трубу, соединенную корпусом со всережимным реактивным соплом, в режиме промежуточного и полного форсажа работает описанным выше.The task in terms of the afterburner complex according to the second embodiment is solved by the fact that the afterburner complex of the twin-shaft double-circuit turbojet engine, according to the invention, includes units, including command and fuel channels for supplying afterburning fuel, communicated by command and fuel supply channels of the afterburner fuel, including ДЦН, HP, RSF regulator, RTF distributor and afterburner, including a mixer, diffuser, front-mounted device, pre-chamber, at least four workers and a starting ignition and holding manifold ceiling elements afterburner, jet injector "firing track" flame tube connected to the housing vserezhimnym jet nozzle, in the intermediate and full afterburner mode operates as described above.
Поставленная задача в части способа работы двухвального двухконтурного ТРД на форсированных режимах решается тем, что двигатель, согласно изобретению, включает двухступенчатый компрессор, имеющий компрессор низкого давления (КНД), объединенный валом ротора (РНД) с турбиной низкого давления (ТНД), и компрессор высокого давления (КВД), объединенный валом ротора (РВД) с турбиной высокого давления (ТВД), основную камеру сгорания (ОКС), воздухо-воздушный теплообменник, коробку приводов двигательных агрегатов (КДА) со смонтированными в корпусе редукторами приводов, установленных на корпусе КДА, включая сообщенные командными каналами прямой и обратной связи с системой САУиР маслоагрегат (МА), насос плунжерный (НП), суфлер центробежный (СЦ), кроме того, двигатель содержит подчиненно связанные с САУиР и сообщенные трактом подачи топлива в форсажную камеру агрегаты форсажного комплекса, включая установленные на корпусе КДА агрегаты - ДЦН, HP и НФ, имеющий качающий узел с крыльчаткой рабочего колеса и клапаном запуска форсажа - подачи топлива от HP в пусковой блок НФ и установленные на корпусе двигателя регулятор РСФ, распределитель РТФ и размещенную в корпусе двигателя за ТНД форсажную камеру сгорания, включающую смеситель, диффузор, фронтовое устройство, форкамеру, не менее чем четыре рабочих коллектора и пусковой коллектор розжига и удержания минимального форсажа, струйные форсунки «огневой дорожки», жаровую трубу, соединенную со всережимным реактивным соплом; причем перевод двигателя из режима минимального форсажа в режим промежуточного и полного форсажа производят на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага РУД САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3-5=(78÷94)° «включение рабочих коллекторов ФК», при этом системой САУиР производят последовательное автоматическое включение конструктивно спаренных коллекторов «второй-третий» и «первый-четвертый» в порядке «второй-третий-первый-четвертый», начиная со «второго», и при достижении во втором коллекторе порогового давления не менее 9 кгс/см2 САУиР открывают подачу топлива через РТФ в третий коллектор ФК, а при достижении суммарного расхода топлива во втором и третьем коллекторах (45±1)% от суммарного расхода полного форсажа САУиР включает подачу топлива в первый коллектор и последующим перемещением РУД по команде САУиР через РТФ увеличивают подачу топлива и наращивают давление в указанном коллекторе до пороговой величины не менее 9 кгс/см2, при достижении которого САУиР включает четвертый коллектор ФК и аналогичным приемом наращивают общий расход топлива в коллекторах ФК до 100%-ного уровня расхода на полном форсаже; причем при выходе на высотный режим давление и расход топлива во всех коллекторах автоматически уменьшают по команде САУиР через РСФ в зависимости от уменьшения внешнего давления в атмосфере, и при выходе на минимальное пороговое значение давления топлива, в частности, в паре коллекторов «второй-третий» САУиР отключает подачу топлива в третий коллектор, а увеличение подачи топлива в коллектора при снижении высоты полета производят автоматически по командам САУиР в обратном порядке.The task in terms of the method of operation of a two-shaft double-circuit turbofan engine in forced modes is solved by the fact that the engine, according to the invention, includes a two-stage compressor having a low pressure compressor (LPC), combined with a rotor shaft (RND) with a low pressure turbine (LPC), and a high compressor pressure (HPH), combined by a rotor shaft (HPH) with a high pressure turbine (HPH), the main combustion chamber (ACS), air-air heat exchanger, a box of drives of motor units (KDA) with mounted in the housing p the drive ducts installed on the KDA case, including the oil aggregate (MA), the plunger pump (NP), the centrifugal prompter (SC) communicated by the direct and feedback control channels to the SAUiR system, in addition, the engine contains subordinate connected to the SAUiR and communicated by the fuel supply path afterburner assemblies in the afterburner, including those installed on the KDA case - ДЦН, HP and НФ, which has a pumping unit with an impeller impeller and a afterburner - the fuel supply from HP to the NF launcher and installed on the box the engine compartment, the RSF regulator, the RTF distributor and the afterburner combustion chamber located in the engine housing behind the low pressure fuel pump, including a mixer, a diffuser, a front-mounted device, a pre-chamber, at least four working collectors and a starting ignition and retention collector for the minimum afterburner, firing track nozzles, a flame tube connected to an all-mode jet nozzle; moreover, the engine is switched from the minimum afterburner mode to the intermediate and full afterburner mode at the maximum speed for the given mode when the minimum afterburner is engaged by moving the lever of the throttle control system SAUiR from the range of angular positions α ore2 = (73 ÷ 80) ° "operating platform of the minimum forced mode" sequentially in rud3-5 angular range α = (78 ÷ 94) ° «working collector FC switch", the system produces a consistent SAUiR switch structurally coupled collectors "second be the third "and" fourth-first "fine" second-third-fourth-first ", starting with the" second ", and when the second reservoir threshold pressure at least 9 kg / cm 2 SAUiR open the fuel supply through the third RTF FC collector, and when the total fuel consumption in the second and third collectors is reached (45 ± 1)% of the total consumption of the full afterburner of the SAUiR, it includes the fuel supply to the first collector and the subsequent movement of the throttle by the SAUiR command through the RTF increases the fuel supply and build up pressure in the indicated collector until then traction value not less than 9 kgf / cm 2, at which the manifold includes a fourth SAUiR FC and the same reception increasing the total fuel consumption in the manifolds FC to the 100% flow to full afterburner level; moreover, when reaching the high-altitude regime, the pressure and fuel consumption in all the collectors are automatically reduced by the command of SAUiR through the RSF, depending on the decrease in the external pressure in the atmosphere, and upon reaching the minimum threshold value of the fuel pressure, in particular, in the pair of second-third collectors SAUiR turns off the fuel supply to the third collector, and an increase in the fuel supply to the collector when the flight altitude is reduced is performed automatically according to SAUiR commands in the reverse order.
При этом пусковой коллектор включения и поддержания минимального форсажа может работать на всех режимах форсажа, потребляя (10±1)% форсажного топлива.At the same time, the starting manifold for switching on and maintaining the minimum afterburner can work in all afterburner modes, consuming (10 ± 1)% of afterburning fuel.
Перевод форсажного комплекса двигателя в режим промежуточного и полного форсажа могут производить на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага РУД САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсажа» последовательно в угловые диапазоны αруд3=(78÷82)° «включение второго и третьего коллекторов ФК», затем в угловом диапазоне αруд5=(90÷94)° форсажную тягу усиливают включением первого и четвертого коллекторов ФК.The engine afterburner complex can be switched to the intermediate and full afterburner mode at the maximum speed for the given mode when the minimum afterburner is turned on by moving the SAUD & ORE lever from the range of angular positions α ore2 = (73 ÷ 80) ° “minimum afterburner operating platform” sequentially into the angle ranges α ore3 = (78 ÷ 82) ° “turning on the second and third FC collectors”, then in the angular range α ore5 = (90 ÷ 94) ° the afterburner is reinforced by turning on the first and fourth FC collectors.
При работе двигателя в режиме промежуточного и полного форсажа топливо к пусковому и рабочим коллекторами ФК могут подавать от ДЦН в проточную часть НФ, по команде САУиР, открывая клапан входа топлива в качающий узел НФ, подают топливо на крыльчатку рабочего колеса НФ и далее с высоким давлением на выход из проточной части НФ по топливному тракту, включающему соединительные участки и участки тракта, образованные последовательно сообщенными по топливу с НФ проточной частью регулятора РСФ, от которого с разделением топливного тракта на три канала подают в проточную часть распределителя РТФ, из которого дозированно распределенное топливо подают к пусковому и рабочим коллекторам ФК.When the engine is operating in the intermediate and full afterburner mode, fuel can be supplied to the starting and working collectors of the FC from the DSP to the flow part of the NF, by command of the SAUiR, by opening the fuel inlet valve to the pumping unit of the NF, fuel is fed to the impeller of the NF impeller and then with high pressure exit from the flow part of the NF through the fuel path, including connecting sections and sections of the path formed in series by fuel connected with the NF flow part of the RSF regulator, from which the fuel path is divided into three the channel is fed into the flow part of the RTF dispenser, from which the metered-distributed fuel is supplied to the starting and working collectors of the FC.
Для достижения двигателем режима полного форсажа могут переводить РУД в угловое положение αруд7>(104÷110)° по команде САУиР, увеличивают расход топлива во всех рабочих коллекторах ФК и прирост форсажной тяги с переводом двигателя на полный форсированный режим.To achieve full afterburner, the engine can transfer the throttle to the angular position α ore7 > (104 ÷ 110) ° at the command of SAUiR, increase fuel consumption in all working collectors of the FC and increase the afterburner traction with the engine switched to full boost.
Поставленныая задача в части ТРД решается тем, что двухвальный двухконтурный турбореактивный двигатель, согласно изобретению, включает двухступенчатый компрессор, имеющий КНД, объединенный валом ротора с ТНД, и КВД, объединенный валом ротора с ТВД, основную камеру сгорания, воздухо-воздушный теплообменник, коробку приводов двигательных агрегатов, со смонтированными в корпусе редукторами приводов, установленных на корпусе КДА, включая сообщенные командными каналами прямой и обратной связи с системой САУиР маслоагрегат, насос плунжерный, суфлер центробежный и содержит подчиненно связанные с САУиР и сообщенные трактом подачи топлива в форсажную камеру агрегаты форсажного комплекса, включая установленные на корпусе КДА агрегаты - ДЦН, HP и НФ, имеющий качающий узел с крыльчаткой рабочего колеса и клапаном запуска форсажа и установленные на корпусе двигателя РСФ, РТФ и размещенную в корпусе двигателя за ТНД форсажную камеру сгорания, имеющую смеситель, диффузор, фронтовое устройство, форкамеру, не менее чем четыре рабочих коллектора и пусковой коллектор розжига и удержания минимального форсажа, струйные форсунки «огневой дорожки», жаровую трубу, соединенную со всережимным реактивным соплом, на форсированных режимах работает описанным выше способом.The task in terms of turbofan engines is solved by the fact that the twin-shaft twin-circuit turbojet engine, according to the invention, includes a two-stage compressor having a low pressure compressor combined with a rotor shaft with a high pressure pump, and a high pressure cylinder combined with a rotor shaft with a high pressure fuel pump, the main combustion chamber, an air-air heat exchanger, and a gearbox motor units, with gearboxes mounted in the housing of the drives mounted on the housing of the KDA, including the oil unit and the plunger pump, communicated by the command channels of direct and feedback to the SAUiR system th, the prompter is centrifugal and contains subassemblies of the afterburner complex, which are subordinated to the self-propelled guns and connected by the fuel supply path to the afterburner, including the aggregates installed on the KDA housing - ДЦН, HP and НФ, which has a pumping unit with an impeller impeller and an afterburner valve and are installed on the case the engine of the RSF, RTF and the afterburner combustion chamber located in the engine housing behind the high pressure pump, having a mixer, diffuser, front-mounted device, a pre-chamber, at least four working collectors and a starting ignition and holding manifold minimum afterburner, jet injector "firing track" flame tube connected to a jet nozzle vserezhimnym on forced modes operates in the manner described above.
При этом в паре второго и третьего рабочих коллекторов каждый коллектор может быть наделен не менее чем девятнадцатью распылителями, установленными на внутреннем диаметре кольца коллектора, а в каждом распылителе выполнены направленные в противоположные стороны перпендикулярно потоку рабочего тела отверстия с функцией струйных форсунок, выполненные в неравном количестве с превышением не менее чем на одну с одной из сторон распылителя; в другой паре, объединяющей первый и четвертый коллекторы, первый коллектор наделен не менее чем двадцатью семью распылителями, не менее чем восемнадцать из которых объединены в девять, содержащих по две ветви, одна из которых обращена к продольной оси ФК под углом навстречу потоку рабочего тела, а другая обращена к корпусу ФК; при этом распылители другой группы, составляющей в первом коллекторе не менее девяти, выполнены состоящими из одной ветви, обращенной навстречу потоку рабочего тела под углом к оси ФК, аналогичным углу наклона соответствующей ветви распылителя первой из указанных групп; указанный одноветвевой распылитель наделен не менее чем двумя струйными форсунками в виде отверстий, выполненных в противоположных сторонах распылителя с вектором истечения топлива из струйных форсунок, нормальным потоку рабочего тела; причем четвертый коллектор имеет не менее сорока четырех распылителей, объединенных попарно в двухветвевые распылители, при этом каждый распылитель указанного коллектора наделен не менее чем четырьмя струйными форсунками с одной и не менее чем двумя струйными форсунками с другой стороны распылителя, через которые топливо также подают в проточную часть фронтового устройства перпендикулярно потоку рабочего тела.In this case, in the pair of the second and third working collectors, each collector can be endowed with at least nineteen nozzles mounted on the inner diameter of the collector ring, and in each nozzle, holes are made in opposite directions perpendicular to the flow of the working fluid with the function of jet nozzles, made in an unequal amount with an excess of at least one on one side of the sprayer; in another pair, combining the first and fourth collectors, the first collector is endowed with at least twenty seven nozzles, at least eighteen of which are combined into nine, containing two branches, one of which is facing the longitudinal axis of the FC at an angle opposite to the flow of the working fluid, and the other is facing the body of the FC; while the nozzles of the other group, comprising at least nine in the first collector, are made up of one branch facing the flow of the working fluid at an angle to the axis of the FC, similar to the angle of inclination of the corresponding branch of the atomizer of the first of these groups; said single-branch atomizer is endowed with at least two jet nozzles in the form of holes made in opposite sides of the atomizer with a vector of fuel outflow from the jet nozzles normal to the flow of the working fluid; moreover, the fourth collector has at least forty-four nozzles combined in pairs in two-branch nozzles, with each atomizer of the specified collector endowed with at least four jet nozzles with one and at least two jet nozzles on the other side of the atomizer, through which the fuel is also fed into the flow part of the front device perpendicular to the flow of the working fluid.
Технический результат, достигаемый группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в разработке способа работы и конструктивной системы двухвального двухконтурного ТРД и форсажного комплекса, включая насос форсажный, с улучшенными параметрами конструктивных решений и технологических приемов работы на всех этапах режима запуска форсажа, обеспечивающими повышение КПД, ресурса и надежности двигателя. Это достигают за счет того, что запуск форсажа, согласно изобретению, производят по командам САУиР с подачей топлива в пусковой коллектор ФК форсажного комплекса непосредственно от HP через пусковой узел НФ и далее по топливному тракту, включая участки тракта РСФ и РТФ в форсажную камеру для розжига пускового коллектора и удержания режима минимального форсажа, обеспечивая оптимизацию комплекса подачи топлива путем непрерывного отвода паров топлива из качающего узла НФ двухступенчатым эжектором. Топливо согласно группе изобретений подают в пусковой коллектор ФК и производят последовательное автоматическое включение конструктивно спаренных коллекторов «второй-третий» и «первый-четвертый» в порядке «второй-третий-первый-четвертый», начиная со «второго», с распылителями, установленными на внутреннем диаметре кольца каждого коллектора. Равномерное распределение форсунок в рабочих коллекторах ФК, а также расположение распылителей второго и третьего коллекторов строго один за другим в паре и распылителей первого и четвертого коллекторов со смещением по окружности один относительно другого позволяет переходить на работу форсажного комплекса в высотном режиме без изменения структуры поля расположения факелов топлива из форсунок, чем достигают плавное регулирование и оптимизацию расхода и процесса сгорания топлива в ФК с прогнозируемым увеличением прироста тяги на промежуточных форсированных режимах с последовательным увеличением интенсивности подачи форсажного топлива без вхождения двигателя в помпаж, а также достигают повышение КПД и надежность работы двигателя в диапазоне форсированных режимов от минимального до полного, включая полный форсированный высотный режим, что обеспечивает в процессе эксплуатации двигателя совокупное повышение КПД на 2% и более чем в два раза повышение ресурса форсажного комплекса и двигателя в целом.The technical result achieved by the group of inventions related by a single creative idea is to develop a working method and a constructive system of a two-shaft double-circuit turbojet engine and afterburner complex, including an afterburner pump, with improved design parameters and technological methods of work at all stages of the afterburner launch mode, which increase the efficiency , resource and engine reliability. This is achieved due to the fact that the afterburner, according to the invention, is launched according to SAUiR commands with fuel supplied to the starting manifold of the afterburner complex FC directly from HP through the NF starting unit and further along the fuel path, including sections of the RSF and RTF paths to the afterburner for ignition the starting manifold and holding the minimum afterburner mode, providing optimization of the fuel supply complex by continuously removing fuel vapor from the pumping unit of the NF with a two-stage ejector. According to the group of inventions, fuel is fed into the FC starting manifold and sequentially automatically turning on the structurally paired second-third and first-fourth collectors in the second-third-first-fourth order, starting from the second, with sprayers installed on the inner diameter of the ring of each collector. The uniform distribution of the nozzles in the working collectors of the FC, as well as the location of the sprayers of the second and third collectors strictly one after another in pairs and the sprayers of the first and fourth collectors with a circumference offset relative to one another, allows you to switch to the afterburner complex operation in high-altitude mode without changing the structure of the torch location field fuel from nozzles, thereby achieving smooth regulation and optimization of the flow rate and process of fuel combustion in the FC with a predicted increase in thrust growth by interstate forced modes with a sequential increase in the intensity of supply of afterburning fuel without entering the engine into the surge, and also increase the efficiency and reliability of the engine in the range of forced modes from minimum to full, including full forced high-altitude mode, which ensures a combined increase in efficiency during
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 изображена схема подачи топлива в форсажном комплексе ТРД;in FIG. 1 shows a diagram of the fuel supply in the afterburner complex TRD;
на фиг. 2 - форсажный комплекс ТРД, продольный разрез;in FIG. 2 - afterburner complex turbojet engine, longitudinal section;
на фиг. 3 - насос форсажный, продольный разрез;in FIG. 3 - afterburner pump, longitudinal section;
на фиг. 4 - фрагмент ФК с первым коллектором, выполненным состоящим из одной ветви распылителей, продольный разрез.in FIG. 4 - a fragment of the FC with the first collector, made up of one branch of the nebulizers, a longitudinal section.
Турбореактивный двигатель выполнен двухвальным, двухконтурным. Двигатель включает двухступенчатый компрессор, имеющий компрессор низкого давления, объединенный валом ротора с турбиной низкого давления, и компрессор высокого давления, объединенный валом ротора с турбиной высокого давления, основную камеру сгорания, воздухо-воздушный теплообменник. Двигатель включает коробку двигательных агрегатов КДА со смонтированными в корпусе редукторами приводов, установленных на корпусе КДА, включая сообщенные командными каналами прямой и обратной связи с системой САУиР маслоагрегат, насос плунжерный, суфлер центробежный (не показано). Двигатель содержит подчиненно связанные с САУиР и сообщенные трактом подачи топлива в форсажную камеру сгорания ФК-1 агрегаты форсажного комплекса (фиг. 1), включая установленные на корпусе КДА агрегаты - двигательный центробежный топливоподкачивающий насос ДЦН-2, насос-регулятор НР-3, насос форсажный НФ-4, а также установленные на корпусе двигателя регулятор сопла и форсажа РСФ-5 и распределитель форсажного топлива РТФ-6 в ФК-1. Форсажная камера сгорания ФК-1 (фиг. 2) включает смеситель 7, диффузор 8, фронтовое устройство 9, форкамеру 10, не менее чем четыре рабочих коллектора 11-14 и пусковой коллектор 15 розжига и удержания минимального форсажа, струйные форсунки «огневой дорожки» (не показано), жаровую трубу, соединенную корпусом с корпусом всережимного реактивного сопла (не показано).The turbojet engine is double-shaft, double-circuit. The engine includes a two-stage compressor having a low pressure compressor combined with a rotor shaft with a low pressure turbine and a high pressure compressor combined with a rotor shaft with a high pressure turbine, a main combustion chamber, an air-air heat exchanger. The engine includes a box of KDA motor units with drive gearboxes mounted in the housing installed on the KDA housing, including an oil unit, a plunger pump, a centrifugal prompter (not shown) communicated by the direct and feedback command channels to the SAUiR system. The engine contains sub-units of the afterburner complex (Fig. 1), subordinated to the self-propelled guns and connected to the fuel supply path to the afterburner of the FC-1 combustion chamber (Fig. 1), including the units installed on the KDA housing - the engine centrifugal fuel priming pump ДЦН-2, pump-regulator НР-3, pump afterburner NF-4, as well as nozzle and afterburn regulator RSF-5 and afterburner fuel distributor RTF-6 in FC-1 installed on the engine body. The afterburner of the FC-1 combustion chamber (Fig. 2) includes a
Насос форсажный НФ-3 (фиг. 3) предназначен для питания топливом форсажного контура и включает размещенные в корпусе следующие основные функциональные узлы: качающий узел 16, пусковой узел 17 и двухступенчатый эжектор 18. Качающий узел 16 включает приводной вал 19, который сообщают по крутящему моменту посредством рессоры 20 с редуктором привода, рабочее колесо 21 с крыльчаткой 22, клапан 23 запуска и удержания минимального форсажа, перекрывающий в режиме запуска двигателя подачу форсажного топлива от насоса-регулятора НР-3 в пусковой узел 17 НФ-4, и на выходе из пускового узла 17 клапан 24 перепуска топлива. Качающий узел 16 НФ-3 включает также клапан 25 входа основного топлива от ДДН-1 в полость рабочего колеса 21 и клапан 26 выхода форсажного топлива из НФ-3. Угловая частота лопаток крыльчатки 22 рабочего колеса 21 определена в диапазоне значений γлк=Nл/2π=(1,11÷2,55) [ед/рад], где Nл - число лопаток крыльчатки рабочего колеса.The afterburner pump NF-3 (Fig. 3) is designed to supply fuel to the afterburner and includes the following main functional units located in the housing:
В заявленном способе работы двигателя перевод работы форсажного комплекса из режима минимального форсажа в режим промежуточного и полного форсажа производят на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага РУД САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3=(78÷82)°, включая в работу второй коллектор 12 и затем третий коллектор 13 ФК-1. Затем, перемещая РУД в угловом диапазоне αруд4=(80÷91)°, наращивают тягу промежуточных форсированных режимов последовательным увеличением интенсивности подачи форсажного топлива. После чего дальнейшим переводом РУД в угловом диапазоне αруд5=(90÷94)° увеличивают форсажную тягу включением в работу первого и четвертого коллекторов 11 и 14 ФК-1. Закрывая клапан 23 запуска форсажа, обеспечивают прекращение подачи топлива от НР-3 в пусковой блок - узел 17 НФ-4 и соответственно в ФК-1. Одновременно автоматически открывают клапан 25 входа форсажного топлива от ДЦН-1 вращением крыльчатки 22 рабочего колеса 21 качающего узла 16 НФ-4 и обеспечивают повышение давления и замещающую подачу топлива в пусковой коллектор 15. Также последовательно снабжают топливом образующие пару второй и третий рабочие коллекторы 12 и 13 и далее увеличивают форсажную тягу двигателя подачей топлива и включением в работу другой пары, образованной первым и четвертым рабочими коллекторами 11 и 14 ФК-1.In the claimed method of engine operation, the transfer of the afterburner complex operation from the minimum afterburner mode to the intermediate and full afterburner mode is performed at the maximum speed for the given mode when the minimum afterburner is switched by moving the SAUiR throttle lever from the range of angular positions α ore2 = (73 ÷ 80) ° "production site minimum forced mode ”sequentially in the angular ranges α ore3 = (78 ÷ 82) °, including the
Второй и третий коллекторы 12 и 13 каждый снабжены полыми стержневыми распылителями 27 и 28, расположенными последовательно один за другим в потоке рабочего тела. Распылители 27 и 28 размещены на каждом из коллекторов 12, 13 с угловой частотой γр2=γр3, определенной в диапазонеThe second and
γP2=γр3=Nр/2π=(2,86÷4,14) [ед/рад].γ P2 = γ p3 = N p / 2π = (2.86 ÷ 4.14) [u / rad].
Распылители 27 и 28 каждого из коллекторов 12, 13 направлены к продольной оси 29 ФК-1 с осями, расположенными каждый в соответствующей условной осевой плоскости двигателя, с отклонением в сторону направления потока рабочего тела от линии пересечения условных осевой и радиальной плоскостей поперечного сечения ФК на угол β=(25÷36)°. Распылители 27 и 28 каждого из коллекторов 12, 13 снабжены форсунками 30, асимметрично разнесенными в обе стороны распылителя с вектором истечения топлива из отверстия струйной форсунки, нормальным к потоку рабочего тела.
В режиме промежуточного и полного форсажа топливо к пусковому коллектору 15 и сгруппированным в пары рабочим коллекторам 12, 13 и 11, 14 соответственно, подают от ДЦН-2 в проточную часть НФ-4. По команде САУиР, открывая клапан 25 входа топлива в качающий узел 16 НФ-4, топливо подают на крыльчатку 22 рабочего колеса 21 НФ. Далее с высоким давлением на выход из проточной части НФ-4, подают поток форсажного топлива по топливному тракту, включающему соединительные участки и участки тракта, которые образованы последовательно сообщенными по топливу с НФ-4 проточной частью регулятора РСФ-5. Из РСФ-5 с разделением топливного тракта на три канала подают в проточную часть распределителя РТФ-6. Из РТФ-6 дозированно распределенное топливо подают к пусковому и рабочим коллекторам ФК-1.In the intermediate and full afterburner mode, fuel is supplied to the
Для достижения режима полного форсажа переводят РУД в угловое положение αруд7>(104÷110)° по команде САУиР увеличивают расход топлива во всех рабочих коллекторах ФК и прирост форсажной тяги с переводом двигателя на полный форсированный режим.To achieve the full afterburner mode, the throttle is transferred to the angular position α ore7 > (104 ÷ 110) °, by the command of SAUiR, they increase the fuel consumption in all working collectors of the FC and increase the afterburner traction with the engine switched to full boost mode.
В паре второго и третьего рабочих коллекторов каждый коллектор 12 и 13 наделен не менее чем девятнадцатью распылителями 27 и 28 соответственно, установленными на внутреннем диаметре кольца коллектора. В каждом распылителе 27, 28 выполнены направленные в противоположные стороны перпендикулярно потоку рабочего тела отверстия с функцией струйных форсунок 30, выполненные в неравном количестве с превышением не менее чем на одну с одной из сторон распылителя.In a pair of the second and third working collectors, each
В паре первый и четвертый коллекторы 11 и 14 ФК-1 каждый также снабжены каждый распылителями, которые смещены по окружности один относительно другого на полшага. Первый коллектор 11 наделен не менее чем двадцатью семью распылителями 31. Не менее чем восемнадцать распылителей 31 объединены в девять, содержащих по две ветви 32 и 33. Одна ветвь 32 распылителей 31 обращена к продольной оси 29 ФК-1 под углом навстречу потоку рабочего тела. Другая ветвь 33 распылителей 31 обращена к корпусу 34 ФК-1. Распылители 35 другой группы, составляющей в первом коллекторе 11 не менее девяти, выполнены состоящими из одной ветви 36, обращенной навстречу потоку рабочего тела под углом к продольной оси 29 ФК-1, аналогичным углу наклона соответствующей ветви 32 распылителя 31 первой группы. Распылитель 35 наделен не менее чем двумя струйными форсунками в виде отверстий, выполненных в противоположных сторонах распылителя с вектором истечения топлива из струйных форсунок, нормальным потоку рабочего тела. Четвертый коллектор 14 имеет не менее сорока четырех распылителей 37, объединенных попарно в двухветвевые распылители. Каждый распылитель 37 коллектора 14 наделен не менее чем четырьмя струйными форсунками с одной и не менее чем двумя струйными форсунками с другой стороны распылителя, через которые топливо также подают в проточную часть фронтового устройства перпендикулярно потоку рабочего тела.In a pair, the first and
Форсажный комплекс двигателя включает сообщенные командными каналами и каналами обратной связи с системой САУиР, а также командными и топливными каналами подачи форсажного топлива агрегаты, включая ДЦН-2, НР-3, регулятор РСФ-5, распределитель РТФ-6 и ФК-1 и работает в режиме промежуточного и полного форсажа описанным способом.The afterburner complex of the engine includes units communicated by command channels and feedback channels with the SAUiR system, as well as command and fuel channels for supplying afterburning fuel, including DTSN-2, NR-3, RSF-5 regulator, RTF-6 and FK-1 distributor, and it works in the mode of intermediate and full afterburner in the manner described.
По второму варианту группы изобретений в способе работы двигателя перевод работы форсажного комплекса в режим промежуточного и полного форсажа производят на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага РУД САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3-5=(78÷94)° «включение рабочих коллекторов ФК». Производят последовательное автоматическое включение конструктивно спаренных коллекторов «второй-третий» и «первый-четвертый» 12, 13 и 11, 14 соответственно в порядке «второй-третий-первый-четвертый», начиная со «второго». При достижении во втором коллекторе 12 порогового давления не менее 9 кгс/см2 САУиР открывает через РТФ-6 подачу топлива в третий коллектор 13 ФК-1.According to the second variant of the group of inventions, in the engine operation method, the afterburner complex is switched to the intermediate and full afterburner mode at the maximum speed for the given mode when the minimum afterburner is switched by moving the SAUiR throttle lever from the range of angular positions α ore2 = (73 ÷ 80) ° "production site minimum forced mode "sequentially in the angular ranges α ore3-5 = (78 ÷ 94) °" inclusion of working collectors FC ". The structurally paired “second-third” and “first-fourth”
Пусковой коллектор 15 розжига и удержания минимального форсажа работает на всех режимах форсажа, потребляя (10±1)% форсажного топлива. При достижении суммарного расхода топлива во втором и третьем коллекторах 12, 13 (45±1)% от суммарного расхода при полном форсаже САУиР включает подачу топлива в первый коллектор 11 и последующим перемещением РУД по команде САУиР через РТФ-6 увеличивают подачу топлива и наращивают давление в коллекторе 11 до пороговой величины не менее 9 кгс/см2. При достижении в первой коллекторе 11 пороговой величины САУиР включает четвертый коллектор 14 ФК и аналогичным приемом наращивают общий расход топлива в коллекторах ФК до 100%-ного уровня расхода на полном форсаже.The starting
При выходе на высотный режим давление во всех коллекторах автоматически уменьшают по команде САУиР через РСФ-5 в зависимости от уменьшения внешнего давления в атмосфере. Автоматическое отключение подачи топлива в коллекторы производят по командам САУиР в обратном порядке.Upon reaching the high-altitude regime, the pressure in all collectors is automatically reduced by the command of SAUiR through RSF-5, depending on the decrease in external pressure in the atmosphere. Automatic shutdown of fuel supply to the collectors is performed according to SAUiR commands in the reverse order.
При этом перевод форсажного комплекса в режим промежуточного и полного форсажа производят на максимальных для заданного режима оборотах при включенном минимальном форсаже перемещением рычага РУД САУиР из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3=(78÷82)° «включение второго и затем третьего коллекторов 12 и 13 ФК». Далее в угловом диапазоне αруд5=(90÷94)° форсажную тягу усиливают включением первого и четвертого коллекторов 11 и 14 ФК. Повышение давления и замещающую подачу форсажного топлива в топливный тракт и в пусковой коллектор ФК обеспечивают вращением крыльчатки 22 рабочего колеса 21 качающего узла 16 НФ-4, выполненной с угловой частотой γл.р.к. лопаток рабочего колеса, определенной в диапазоне значений γл.р.к.=(1,11÷2,55) [ед/рад],At the same time, the afterburner complex is switched to intermediate and full afterburner at the maximum speed for the given mode when the minimum afterburner is turned on by moving the SAUD & ORE lever from the range of angular positions α ores2 = (73 ÷ 80) ° “the operating platform of the minimum forced mode” sequentially into the angular ranges α ore3 = (78 ÷ 82) ° "inclusion of the second and then the
Второй и третий коллекторы 12 и 13 каждый снабжены полыми стержневыми распылителями 27 и 28, расположенными последовательно один за другим в потоке рабочего тела. Распылители 27 и 28 размещены на каждом из коллекторов 12, 13 с угловой частотой γр2=γр3, определенной в диапазонеThe second and
γР2=γр3=Nр/2π=(2,86÷4,14) [ед/рад].γ P2 = γ p3 = N p / 2π = (2.86 ÷ 4.14) [units / rad].
Распылители 27 и 28 каждого из коллекторов 12, 13 направлены к оси 29 ФК-1 с осями, расположенными каждый в соответствующей условной осевой плоскости двигателя, с отклонением в сторону направления потока рабочего тела от линии пересечения условных осевой и радиальной плоскостей поперечного сечения ФК на угол β=(25÷36)°. Распылители 27 и 28 каждого из коллекторов 12, 13 снабжены форсунками 30, асимметрично разнесенными в обе стороны распылителя с вектором истечения топлива из отверстия струйной форсунки, нормальным к потоку рабочего тела.
Форсажный комплекс двигателя включает сообщенные командными каналами и каналами обратной связи с системой САУиР, а также командными и топливными каналами подачи форсажного топлива агрегаты, включая ДЦН-2, НР-3, регулятор РСФ-5, распределитель РТФ-6 и ФК-1 и работает в режиме промежуточного и полного форсажа способом, описанным выше.The afterburner complex of the engine includes units communicated by command channels and feedback channels with the SAUiR system, as well as command and fuel channels for supplying afterburning fuel, including DTSN-2, NR-3, RSF-5 regulator, RTF-6 and FK-1 distributor, and it works in the intermediate and full afterburner mode, as described above.
При этом двухвальный двухконтурный ТРД с предлагаемым группой изобретений форсажным комплексом, включающим сообщенные командными каналами и каналами обратной связи с системой САУиР, а также командными и топливными каналами подачи форсажного топлива агрегаты, включая ДЦН-2, НР-3, регулятор РСФ-5, распределитель РТФ-6 и ФК-1, работает на форсированных режимах описанным выше способом.At the same time, a two-shaft double-circuit turbojet engine with the afterburner complex proposed by the group of inventions, including units communicated by command and feedback channels with the SAUiR system, as well as command and fuel channels for supplying afterburning fuel, including ДЦН-2, НР-3, RSF-5 regulator, distributor RTF-6 and FC-1, operates in forced modes as described above.
Работа двигателя осуществляется следующим способом.The operation of the engine is as follows.
В режиме запуска двигателя клапан 23 запуска и удержания форсажа (подачи топлива от НР-3 в пусковой узел 17 НФ-4) и клапан 25 входа топлива от ДЦН-2 в качающий узел 16 НФ-4 перекрыты. Топливо, подводимое в НФ от ДЦН-1 через патрубок 38 входа по каналу 39 подачи топлива в полость рабочего колеса 21, подходит к клапану 25 входа основного форсажного топлива. Насос работает в режиме «холостого хода». В режиме запуска форсажа форсажный комплекс включают в процессе работы двигателя на оборотах полного газа нефорсированного режима. Для чего переводят рычаг управления двигателем (РУД) системы САУиР в положение «Включить форсаж». Требуемое для включения и поддержания минимального форсажа топливо по команде САУиР подводят насосом-регулятором НР-3 к НФ-4. Открывают клапан 23 запуска и удержания минимального форсажа и подают топливо в пусковой узел 17 НФ-4. Клапан 25 входа в НФ-4 перекрывает доступ топлива к полости рабочего колеса 21. При этом питание форсажного контура осуществляется топливом основного контура через канал 40 подачи топлива от HP к агрегатам форсажного комплекса и открытые при этом клапаны 23 и 24. Одновременно через канал 41 топливо отводится к РСФ-4. Отжимая на выходе клапан 24 перепуска топлива, поток форсажного топлива поступает в РСФ-5. Из РСФ-5 форсажное топливо подают в РТФ-6. Из РТФ-6 дозированное количество форсажного топлива поступает в пусковой коллектор 15 и производят розжиг с удержанием работы ФК в режиме минимального форсажа.In the engine start mode, the afterburner start and hold valve 23 (supplying fuel from the HP-3 to the starting unit 17 NF-4) and the
Переход на форсированный режим осуществляют перемещение РУД на некоторый угол αруд. Далее осуществляют перемещение РУД из диапазона угловых положений αруд2=(73÷80)° «эксплуатационная площадка минимального форсированного режима» последовательно в угловые диапазоны αруд3=(78÷82)°. Включают в работу второй коллектор 12 и затем третий коллектор 13 ФК-1. Затем перемещая РУД в угловом диапазоне αруд4=(80÷91)°, наращивают тягу промежуточных форсированных режимов последовательным увеличением интенсивности подачи форсажного топлива. После чего дальнейшим переводом РУД в угловом диапазоне αруд5=(90÷94)° увеличивают форсажную тягу. Включают в работу первый и четвертый коллекторы 11 и 14 ФК-1. Закрывая клапан 23 запуска форсажа, обеспечивают прекращение подачи топлива от НР-3 в пусковой блок - узел 17 НФ-4 и соответственно в ФК-1. Одновременно автоматически открывают клапан 25 входа форсажного топлива от ДЦН-1 вращением крыльчатки 22 рабочего колеса 21 качающего узла 16 НФ-4. Этим обеспечивают повышение давления и замещающую подачу топлива в пусковой коллектор 15. Далее последовательно снабжают топливом образующие пару второй и третий рабочие коллекторы 12 и 13 и далее увеличивают форсажную тягу двигателя подачей топлива и включением в работу другой пары, образованной первым и четвертым рабочими коллекторами 11 и 14 ФК-1.The transition to the forced mode is carried out by moving the ore to a certain angle α of ores . Next, the ore is moved from the range of angular positions α ore2 = (73 ÷ 80) ° "operational site of the minimum forced mode" sequentially into the angular ranges α ore3 = (78 ÷ 82) °. Turn on the
Для достижения режима полного форсажа переводят РУД в угловое положение αруд7>(104÷110)° по команде САУиР увеличивают расход топлива во всех рабочих коллекторах ФК и прирост форсажной тяги с переводом двигателя на полный форсированный режим.To achieve the full afterburner mode, the throttle is transferred to the angular position α ore7 > (104 ÷ 110) °, by the command of SAUiR, they increase the fuel consumption in all working collectors of the FC and increase the afterburner traction with the engine switched to full boost mode.
При выходе на высотный режим давление во всех коллекторах автоматически уменьшают по команде САУиР через РСФ-5 в зависимости от уменьшения внешнего давления в атмосфере. Автоматическое отключение подачи топлива в коллекторы производят по командам САУиР в обратном порядке.Upon reaching the high-altitude regime, the pressure in all collectors is automatically reduced by the command of SAUiR through RSF-5, depending on the decrease in external pressure in the atmosphere. Automatic shutdown of fuel supply to the collectors is performed according to SAUiR commands in the reverse order.
Таким образом, заявленный группой изобретений форсажный комплекс двигателя, включающий насос форсажный с улучшенными конструктивными и эксплуатационными характеристиками, обеспечивает плавное регулирование и оптимизацию расхода и процесса сгорания топлива в ФК с прогнозируемым увеличением прироста тяги на промежуточных форсированных режимах с последовательным увеличением интенсивности подачи форсажного топлива до полного форсированного режима без вхождения двигателя в помпаж, чем достигают повышение КПД и надежность работы двигателя в диапазоне форсированных режимов от минимального до полного, включая полный форсированный высотный режим.Thus, the afterburning complex of the engine declared by the group of inventions, including the afterburner pump with improved structural and operational characteristics, provides smooth regulation and optimization of the fuel consumption and combustion process in the FC with a predicted increase in traction gain in the intermediate boosted modes with a sequential increase in the afterburner fuel supply intensity to the full forced mode without the engine entering the surge, which achieve increased efficiency and reliability of the engine STUDIO forced modes ranging from a minimum to complete, including a full forced altitude mode.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121633A RU2666835C1 (en) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | Turbo jet engine (tje) afterburner system operation method and operating by this method afterburner system (options), tje operation method and tje operating by this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121633A RU2666835C1 (en) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | Turbo jet engine (tje) afterburner system operation method and operating by this method afterburner system (options), tje operation method and tje operating by this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2666835C1 true RU2666835C1 (en) | 2018-09-12 |
Family
ID=63580372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121633A RU2666835C1 (en) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | Turbo jet engine (tje) afterburner system operation method and operating by this method afterburner system (options), tje operation method and tje operating by this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2666835C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3931707A (en) * | 1975-01-08 | 1976-01-13 | General Electric Company | Augmentor flameholding apparatus |
| RU40656U1 (en) * | 2004-06-11 | 2004-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | TURBOREACTIVE TWO-CIRCUIT MOTOR CHAMBER MIXER |
| RU2403422C1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Device and method (versions) to stabilise flame in turbojet engine afterburner chamber |
-
2017
- 2017-06-20 RU RU2017121633A patent/RU2666835C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3931707A (en) * | 1975-01-08 | 1976-01-13 | General Electric Company | Augmentor flameholding apparatus |
| RU40656U1 (en) * | 2004-06-11 | 2004-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | TURBOREACTIVE TWO-CIRCUIT MOTOR CHAMBER MIXER |
| RU2403422C1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Device and method (versions) to stabilise flame in turbojet engine afterburner chamber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9874148B2 (en) | Hybrid slinger combustion system | |
| US7509797B2 (en) | Thrust vectoring missile turbojet | |
| US5052176A (en) | Combination turbojet-ramjet-rocket propulsion system | |
| US9683744B2 (en) | Combustion system for a gas turbine engine and method of operating same | |
| CN106050472A (en) | Turbo-rocket combined ramjet engine and operating method thereof | |
| CN105102789B (en) | Turbo machine combustion assembly comprising an improved fuel supply circuit | |
| RU2720868C2 (en) | Constant volume combustion module for a gas turbine engine comprising an ignition system by means of a communication line | |
| CN111594344A (en) | Small-scale two-stage rocket combined ramjet engine | |
| US9657643B2 (en) | Energy efficient pump system | |
| CN106168185A (en) | Air turbine punching press combined engine and method of work thereof | |
| CN111594346A (en) | Mesoscale rocket-based combined cycle engine | |
| RU2666835C1 (en) | Turbo jet engine (tje) afterburner system operation method and operating by this method afterburner system (options), tje operation method and tje operating by this method | |
| RU2656525C1 (en) | Turbo jet engine (tje) afterburner system operation method and the afterburner system operating by this method, afterburner pump operation method and the afterburner pump operating by this method, tje operation method and the tje operating by this method | |
| US2827759A (en) | Gas turbine aricraft power plant having a contraflow air-fuel combustion system | |
| CN102959192A (en) | Internal combustion engine with denitrification unit, and ocean vessel provided with same | |
| CN110131048B (en) | Self-contained internal combustion wave rotor ignition device and method | |
| CN115059934B (en) | High-altitude quick-starting ignition system based on evaporating pipe combustion chamber | |
| US11326775B2 (en) | Variable swirl fuel nozzle | |
| JPH0672574B2 (en) | Turboram rocket coupled propulsion engine structure | |
| US20100077726A1 (en) | Plenum air preheat for cold startup of liquid-fueled pulse detonation engines | |
| CN107842423A (en) | The pushing system of water spray or methanol suitable for small-size turbojet engine | |
| CN111594347A (en) | Large-scale multi-stage rocket-based combined cycle engine | |
| RU2656478C1 (en) | Turbojet engine (tje) propulsion units box (pub) operation method and pub operating by this method (options), method of tje pu afterburner pump operation and the afterburner pump operating by this method | |
| US20160169120A1 (en) | Fuel Schedule for Robust Gas Turbine Engine Transition Between Steady States | |
| CN115342380A (en) | Nonlinear detonation combustion chamber |