RU2749234C1 - Aircraft turbojet engine - Google Patents
Aircraft turbojet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749234C1 RU2749234C1 RU2020123784A RU2020123784A RU2749234C1 RU 2749234 C1 RU2749234 C1 RU 2749234C1 RU 2020123784 A RU2020123784 A RU 2020123784A RU 2020123784 A RU2020123784 A RU 2020123784A RU 2749234 C1 RU2749234 C1 RU 2749234C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- turbojet engine
- aircraft turbojet
- engine
- air intake
- 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
-
- 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
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
- F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K5/00—Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, более конкретно к авиационному турбореактивному двигателю с осевым компрессором.The invention relates to aeronautical engineering, more specifically to an aircraft turbojet engine with an axial compressor.
Известен авиационный турбореактивный двигатель, см. например, Энциклопедию Авиация, изд. БСЭ ЦАГИ, 1994 г., статья НК, стр. 379-380, содержащий воздухозаборник в цилиндрическом корпусе по оси которого установлен вал, последовательно соединенный с агрегатом наддува выполненным многолопастным радиально-осевым вентилятором, многоступенчатым компрессором и турбиной, а также камеры сгорания, кинематическую связь с приводом запуска и выходной аппарат.Known aircraft turbojet engine, see for example, Encyclopedia of Aviation, ed. TSAGI TSAGI, 1994, article NK, pp. 379-380, containing an air intake in a cylindrical housing along the axis of which a shaft is installed, connected in series with a pressurization unit made by a multi-blade radial-axial fan, a multistage compressor and a turbine, as well as a combustion chamber, a kinematic communication with the starter drive and output device.
Принципиальными теоретическими недостатками авиационного турбореактивного двигателя (традиционного) являются следующие.The principal theoretical disadvantages of an aircraft turbojet engine (traditional) are as follows.
а) ПАССИВНОЕ потребление воздуха, поступающего через поперечное сечение воздухозаборника, т.е. двигатель не может получить массового количества воздуха больше того, которое проходит через поперечное сечение воздухозаборника. Отсюда возникает необходимость увеличивать внешние габариты двигателя-диаметра его воздухозаборника. Этот недостаток может быть преодолен: либо увеличением поперечного сечения двигателя - его диаметра (важнейшая характеристика двигателя «диаметр вентилятора» и, соответственно диаметр двигателя), либо увеличением сжатия поступающего через воздухозаборник пассивного воздуха дополнительными ступенями компрессора (характеристика двигателя - степень двухконтурности), увеличивающими осевую длину и сложность двигателя, либо применением более сложных схем конструкции двигателя: двухконтурных, трехкаскадных, с редуктором вентилятора и др., что значительно его усложняет.a) PASSIVE air consumption through the cross-section of the air intake, i.e. the engine cannot receive a mass quantity of air greater than that which passes through the cross-section of the air intake. Hence, it becomes necessary to increase the external dimensions of the engine, the diameter of its air intake. This disadvantage can be overcome: either by increasing the cross-section of the engine - its diameter (the most important characteristic of the engine is the "fan diameter" and, accordingly, the engine diameter), or by increasing the compression of the passive air entering through the air intake by additional compressor stages (engine characteristic - the bypass ratio), increasing the axial the length and complexity of the engine, or the use of more complex engine design schemes: double-circuit, three-stage, with a fan reducer, etc., which significantly complicates it.
б) Другим принципиальным теоретическим стратегическим недостатком авиационного турбореактивного двигателя является однокомпонентное управление двигателем. Дело в том, что в работе турбореактивного двигателя участвуют две компоненты, а именно: воздух и топливо. Управление двигателем - создание и изменение тяги осуществляется только одной компонентой-топливом посредством изменения количества и времени его подачи в двигатель.b) Another fundamental theoretical strategic disadvantage of an aircraft turbojet engine is one-component engine control. The fact is that two components are involved in the operation of a turbojet engine, namely: air and fuel. Engine control - the creation and change of thrust is carried out by only one component - fuel by changing the amount and time of its supply to the engine
Принцип действия, конструкция, теоретическое обоснование традиционного авиационного турбореактивного двигателя ИСКЛЮЧАЮТ независимое АКТИВНОЕ управление двигателем посредством другой компоненты - воздуха.The principle of operation, design, theoretical justification of the traditional aircraft turbojet engine EXCLUDE independent ACTIVE engine control by means of another component - air.
Подвергается ревизии принцип действия традиционного турбореактивного двигателя, а именно: величина тяги двигателя должна обеспечиваться преимущественно не большим расходом топлива, а избыточным расходом дармового забортного воздуха.The principle of operation of a traditional turbojet engine is being revised, namely: the amount of thrust of the engine should be provided mainly not by a high fuel consumption, but by an excess consumption of free outboard air.
в) Запуск турбореактивного авиационного традиционного двигателя (прототипа) осуществляется прокруткой вала ротора через кинематическую связь приводом стартер-генератором при избыточной подаче топлива, что может привести к критическому возрастанию температуры газов в турбине, возможно ее повреждение и снижение эксплуатационного ресурса. Такой электромеханический способ запуска двигателя является недостатком традиционного турбореактивного двигателя, т.к. появляется возможность применить более эффективный пневматический способ запуска.c) Starting a turbojet aircraft traditional engine (prototype) is carried out by scrolling the rotor shaft through a kinematic link driven by a starter-generator with excessive fuel supply, which can lead to a critical increase in the temperature of gases in the turbine, possibly damaging it and reducing the service life. This electromechanical method of starting the engine is a disadvantage of the traditional turbojet engine, because it becomes possible to apply a more efficient pneumatic starting method.
Цель изобретения устранение перечисленных недостатков. Улучшение принципиальных качественных характеристик турбореактивного двигателя.The purpose of the invention is the elimination of the listed disadvantages. Improving the fundamental quality characteristics of a turbojet engine.
Поставленная цель достигается тем, что авиационный турбореактивный двигатель содержит воздухозаборник, в цилиндрическом корпусе по оси которого установлен вал, последовательно соединенный с многоступенчатым компрессором и турбиной, а также агрегат наддува, камеры сгорания, кинематическую связь с приводом запуска и выходной аппарат. Агрегат наддува выполнен автономным, установлен в воздухозаборнике по оси корпуса посредством трех радиальных кронштейнов через промежуток перед компрессором и не соединен с валом, состоит из единой сборки: электродвигателя, редуктора и двухлопастного пропеллера. Электродвигатель соединен с бортовой электрической сетью через орган автономного ручного ступенчатого управления, совмещенный с органом управления авиационным турбореактивным двигателем. Пространство между плоскостью вращения пропеллера, стенкой цилиндрического корпуса и плоскостью первой ступени компрессора является ресивером, а с внутренним пространством ресивера соединен манометр.This goal is achieved by the fact that the aircraft turbojet engine contains an air intake, in a cylindrical housing along the axis of which there is a shaft connected in series with a multistage compressor and a turbine, as well as a pressurization unit, combustion chambers, a kinematic connection with the launch drive and an output device. The pressurization unit is made autonomous, installed in the air intake along the axis of the housing by means of three radial brackets through the gap in front of the compressor and is not connected to the shaft, consists of a single assembly: an electric motor, a gearbox and a two-blade propeller. The electric motor is connected to the on-board electrical network through an autonomous manual step control, combined with an aircraft turbojet engine control. The space between the plane of rotation of the propeller, the wall of the cylindrical body and the plane of the first stage of the compressor is a receiver, and a pressure gauge is connected to the inner space of the receiver.
Новизна разработки в том, что работа авиационного турбореактивного двигателя (создание и изменение тяги) существенно отличается от работы традиционного авиационного турбореактивного двигателя (прототипа) тем, что двигатель управляется двумя компонентами, а именно: раздельной автономной подачей воздуха и топлива. Более того, подача воздуха осуществляется в значительно большем массовом объеме и есть возможность регулировать время и количество его подачи. В реактивной струе выходного аппарата турбореактивного двигателя большую часть занимает поставляемый в избытке пропеллером и сжатый компрессором расширяющийся в объеме воздух, чем поток горящей смеси топлива с воздухом, чем достигается меньший расход топлива.The novelty of the development lies in the fact that the operation of an aircraft turbojet engine (creating and changing thrust) differs significantly from the operation of a traditional aircraft turbojet engine (prototype) in that the engine is controlled by two components, namely: separate autonomous air and fuel supply. Moreover, the air supply is carried out in a much larger mass volume and it is possible to regulate the time and quantity of its supply. In the jet stream of the outlet apparatus of a turbojet engine, the larger part is occupied by the air supplied in excess by the propeller and compressed by the compressor, than the flow of the burning mixture of fuel with air, which achieves a lower fuel consumption.
В традиционном авиационном турбореактивном двигателе исключен вентилятор, но дополнительно введен автономный управляемый агрегат наддува - пропеллер, воздушная тяга которого - воздушный поток применен для принудительного снабжения воздухом и в большем количестве компрессор турбореактивного двигателя.In a traditional aviation turbojet engine, a fan is excluded, but an autonomous controlled pressurization unit - a propeller, is additionally introduced, the air thrust of which is an air flow used for forced air supply and, in a larger quantity, a turbojet engine compressor.
Конструкция авиационного турбореактивного двигателя показана:The design of an aircraft turbojet engine is shown:
фиг. 1 схема авиационного турбореактивного двигателя с осевым компрессором с автономным агрегатом наддува в воздухозаборнике, разрез по продольной вертикальной плоскости.fig. 1 diagram of an aircraft turbojet engine with an axial compressor with an autonomous pressurization unit in the air intake, section along the longitudinal vertical plane.
фиг. 2 авиационный турбореактивный двигатель с осевым компрессором с агрегатом наддува в воздухозаборнике и креплением к внутренней поверхности корпуса двигателя, вид спереди против направления полета.fig. 2 aircraft turbojet engine with an axial compressor with a pressurization unit in the air intake and attachment to the inner surface of the engine body, front view against the direction of flight.
фиг. 3 комбинированная рукоять управления двигателем на самолете РУД.fig. 3 combined stick to control the engine on an airplane throttle.
Перечень позицийList of positions
1 воздухозаборник,1 air intake,
2 корпус двигателя,2 motor housing,
3 вал,3 shaft,
4 компрессор,4 compressor,
5 камера сгорания,5 combustion chamber,
6 турбина,6 turbine,
7 выходной аппарат,7 output device,
8. кинематическая связь,8.kinematic connection,
9 привод запуска,9 start drive,
10 кронштейн,10 bracket,
11 электродвигатель,11 electric motor,
12 пропеллер,12 propeller,
13 обтекатель,13 fairing,
14 ресивер,14 receiver,
15 манометр,15 pressure gauge,
16 рукоять «наддув»,16 handle "pressurization",
17 трос к исполнительному механизму,17 cable to the actuator,
18 рукоять РУД,18 handle throttle,
19 пружина.19 spring.
Примененные условные обозначения.Symbols applied.
НП - направление полета,NP - direction of flight,
ЧР - чрезвычайный режим (не более 2-х минут),CR - emergency mode (no more than 2 minutes),
ВСУ - вспомогательная силовая установка,APU - auxiliary power unit,
РУД - рукоять управления двигателем,RUD - engine control handle,
РД - рулежная дорожка.RD - taxiway.
Авиационный турбореактивный двигатель состоит (см. фиг. 1) из воздухозаборника 1, цилиндрического корпуса 2 в нем по оси размещен вал 3 с последовательно установленными на нем компрессором 4 и за камерой сгорания 5 турбиной 6, выходного аппарата 7, вал 3 имеет кинематическую связь 8 с приводом 9 запуска. В вертикальном сечении воздухозаборника 1 на трех радиальных кронштейнах 10 установлен агрегат наддува (см. фиг. 1 и фиг. 2),кронштейны 10, в поперечном сечении имеют каплевидную форму, острием вперед по НП для уменьшения (исключения) нарастания льда при обледенении. Агрегат наддува, состоит из единой сборки: электродвигателя 11, планетарного редуктора и двухлопастного пропеллера 12 с радиальным зазором 6 - 10 мм менее внутреннего диаметра воздухозаборника 1, снабжен обтекателем 13, не подверженном обледенению, т.к. электродвигатель выделяет тепло при непрерывной работе. Применен компаундный электрический двигатель постоянного тока, ориентировочной мощностью порядка 50-70 квт. непрерывного действия, его сериесная обмотка позволяет обеспечить режим ЧР, а шунтовая в установившемся полете. Для пропеллера 12, работающего в конкретных условиях турбореактивного двигателя требуется экспериментальный подбор характеристик: его хорды, угла атаки, продольной крутки (шага). Замкнутое свободное пространство между плоскостью вращения пропеллера 12, стенкой цилиндрического корпуса 2 и плоскостью первой ступени компрессора и есть ресивер 14. С внутренним пространством ресивера 14 соединен манометр 15, установленный в кабине самолета. Электродвигатель 11 агрегата наддува соединен с бортовой электрической сетью через орган автономного ручного ступенчатого управления рукоятью 16 «наддув» с тросом 17 к исполнительному механизму (см. фиг. 3), Рукоять 16 «наддув» совмещена с органом управления 18 турбореактивным двигателем РУД на самолете так, что позволяет кистью одной руки одновременно управлять и РУД и «наддувом» т.е. подачей в двигатель воздуха и топлива. Рукоять 16 «наддув» может быть выполнена со ступенчатой регулировкой (допустим 3-4 фиксированных положения) или с плавной регулировкой. Крайнее положение «до упора» снабжено противодействующей пружиной 19 и соответствует положению ЧР работе двигателя.An aircraft turbojet engine (see Fig. 1) consists of an
Работа. В замкнутом кольцевом пространстве ресивера 14, агрегат наддува посредством рукояти 16 «наддув» создает давление воздуха, которое контролирует летчик. Давление воздуха, соответствующее значительно большему массовому количеству воздуха чем в окружающей самолет атмосфере, непосредственно воспринимается первой ступенью компрессора 4, увеличивая коэффициент сжатия компрессора, соответственно улучшая все характеристики турбореактивного двигателя. Оптимальный режим работы пары: «пропеллер - компрессор» устанавливается тогда, когда созданное в ресивере давление неизменно и полностью поглощается компрессором, что контролируется неизменным показанием манометра 15 и неизменной величиной электрического тока электродвигателя 11.Work. In the closed annular space of the
Достигается изменение способа запуска турбореактивного двигателя на самолете. Можно отказаться от механической раскрутки вала 3 посредством кинематической связи 8 приводом запуска 9 от ВСУ, бортового аккумулятора или наземного источника электрической энергии. Запуск двигателя осуществляется пневматической раскруткой вала 3 через компрессор 4 агрегатом наддува. При достижении определенных оборотов вала 3, летчик устанавливает рукоятью РУД поступление в двигатель топлива и зажигание, контролируя выход двигателя на нужный режим. В режимах «трогание с места», «трогание с грунта на РД», «трогание с ледяного наста или из сугроба» и т.п., при необходимости летчик выжимает рукоять 16 «наддув» до сжатия пружины 19 режим ЧР на короткое время, при этом турбина не будет испытывать критических температур, т.к. в выходной аппарат 7 будет поступать большее количество воздуха.EFFECT: changes in the method of starting a turbojet engine on an aircraft. It is possible to abandon the mechanical unwinding of the
Что особенно важно, что принудительный наддув обеспечит работу эффективность применения традиционному авиационному турбореактивному двигателю до границы стратосферы до высот 10.600 м. и более до 12.400 м., что практически не ограничивает в высотности эксплуатацию дальнемагистральных самолетов.What is especially important is that forced pressurization will ensure the efficiency of using a traditional aviation turbojet engine up to the stratosphere up to heights of 10.600 m and more up to 12.400 m, which practically does not limit the operation of long-haul aircraft in altitude.
Технико-экономический эффект изобретения в том, что открывается возможность создания нового класса авиационных турбореактивных двигателей с многими улучшенными характеристиками, непосредственно улучшающими качественные характеристики самолета.The technical and economic effect of the invention is that it opens up the possibility of creating a new class of aircraft turbojet engines with many improved characteristics, which directly improve the quality characteristics of the aircraft.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123784A RU2749234C1 (en) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | Aircraft turbojet engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123784A RU2749234C1 (en) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | Aircraft turbojet engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749234C1 true RU2749234C1 (en) | 2021-06-07 |
Family
ID=76301277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020123784A RU2749234C1 (en) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | Aircraft turbojet engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749234C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100107652A1 (en) * | 2008-10-08 | 2010-05-06 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Hybrid propulsive engine including at least one independently rotatable compressor rotor |
RU2511829C2 (en) * | 2012-07-10 | 2014-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Hybrid jet-turbine aircraft engine |
US20150013306A1 (en) * | 2010-11-19 | 2015-01-15 | Rudolph Allen SHELLEY | Hybrid Gas Turbine Propulsion System |
CN106438105B (en) * | 2016-11-22 | 2018-02-06 | 南京航空航天大学 | A kind of self-driven fan of strap jet and its method of work |
RU2652842C1 (en) * | 2017-01-24 | 2018-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Aircraft power plant |
CN110397519A (en) * | 2019-08-02 | 2019-11-01 | 绵阳小巨人动力设备有限公司 | A kind of miniature oil electric mixed dynamic fanjet |
-
2020
- 2020-07-17 RU RU2020123784A patent/RU2749234C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100107652A1 (en) * | 2008-10-08 | 2010-05-06 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Hybrid propulsive engine including at least one independently rotatable compressor rotor |
US20150013306A1 (en) * | 2010-11-19 | 2015-01-15 | Rudolph Allen SHELLEY | Hybrid Gas Turbine Propulsion System |
RU2511829C2 (en) * | 2012-07-10 | 2014-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Hybrid jet-turbine aircraft engine |
CN106438105B (en) * | 2016-11-22 | 2018-02-06 | 南京航空航天大学 | A kind of self-driven fan of strap jet and its method of work |
RU2652842C1 (en) * | 2017-01-24 | 2018-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Aircraft power plant |
CN110397519A (en) * | 2019-08-02 | 2019-11-01 | 绵阳小巨人动力设备有限公司 | A kind of miniature oil electric mixed dynamic fanjet |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11939925B2 (en) | Descent operation for an aircraft parallel hybrid gas turbine engine propulsion system | |
CN109018377B (en) | Hybrid electric propulsion system for an aircraft and method for starting a turbine thereof | |
EP3557025B1 (en) | Flow multiplier systems for aircraft | |
US11053019B2 (en) | Hybrid propulsion engines for aircraft | |
EP3569843B1 (en) | Supercharging systems for aircraft engines | |
EP2609311B1 (en) | Method of optimising the operability of an aircraft motor drive and related autonomous powering group | |
EP3290680B1 (en) | Turbofan engine having an electrical generator for power assist | |
US20210108573A1 (en) | Gas turbine engine booster configuration and methods of operation | |
EP3312087B1 (en) | An electric cold flow tipjet rotorcraft | |
US20220063826A1 (en) | In-flight hybrid electric engine shutdown | |
US10393017B2 (en) | System and method for reducing specific fuel consumption (SFC) in a turbine powered aircraft | |
EP1959113B1 (en) | Method of taking auxiliary energy on an airplane jet engine and jet engine equipped to implement such a method | |
WO2018013347A1 (en) | Method and system for soak-back mitigation by active cooling | |
US11619192B2 (en) | Synergistic hybrid propulsion | |
KR102242938B1 (en) | System and method for the emergency starting of an aircraft turbomachine | |
RU2522208C1 (en) | Gas turbine engine pylon assembly and gas turbine engine system | |
RU2749234C1 (en) | Aircraft turbojet engine | |
EP3739191B1 (en) | Variable area turbine nozzle and method | |
CN113586253A (en) | Fuel oxygen reduction unit for specified operating conditions | |
GB2612973A (en) | Aircraft fuel cell propulsion unit with hybrid jet boost | |
CN115636092A (en) | Electric machine power assist for turbine engines during idle operation |