Типы камер сгорания

Камеры сгорания ГТД подразделяют: по направлению потока воз­духа и продуктов сгорания, по способу подачи топлива в зону сгора­ния и по конструкции и компоновке на двигателе.

Трубчатая (индивидуальная) камера сгорания (рис.27, а и см. рис.26) состоит из одной жаровой трубы, расположенной внутри кожуха. Число трубчатых камер у двигателя обычно составляет от 6 до 10 и больше. Располагаются они равномерно вокруг среднего кор­пуса двигателя. Все камеры сгорания сообщены между собой соеди­нительными патрубками для передачи пламени от запальных уст­ройств и выравнивания давления.

Благодаря большому количеству трубчатых камер на двигателе объ­ем каждой из них получается небольшим, что облегчает их доводку, так как для этого требуется относительно небольшой расход воздуха. Кроме того, они хорошо компонуются с центробежным компрессором, не увеличивая диаметральных размеров, а также не требуют разборки двигателя при замене их в условиях эксплуатации.

К недостаткам этих камер сгорания относятся большой вес комплек­та камер, необходимость иметь газовый сборник и устройства большого числа уплотнений в местах соединений, повышенные гидравлические сопротивления и наличие кожухов, не входящих в силовой корпус двигателя

Рис. 26. Трубчатая камера сгорания

Рис. 27. Схемы камер сгорания:

а —трубчатая (индивидуальная); б — кольцевая; в — трубчато-кольцевая; /—жаро­вое пространство; 2 — пространство, занимаемое вторичным воздухом

.

Кольцевая камера сгорания (рис.27, б) применяется на двигате­лях с относительно малым расходом воздуха. Основными элементами ее являются: жаровая труба 3 (рис. 28), имеющая кольцевое сечение, наружный 2 и внутренний 11 корпусы, образующие проточную часть. В передней части жаровой камеры приваривают или приклепывают головки. В головках устанавливают завихрители и форсунки, число которых может достигать 10—24 шт. и более, воспламенители 7.

Рис. 28. Кольцевая камера сгорания:

1—рабочая форсунка; 2 — наружный корпус; 3 —жаровая труба; 4— штифт, фиксирую­щий камеру сгорания в корпусе; 5—фланец крепления корпуса к кожуху; 6— передний фланец наружного кожуха; 7— воспламенитель; 8 — противопожарная перегородка; 9 — задний наружный кожух; 10 — фланец крепления кожуха к сопловому аппарату I ступени турбины; 11— внутренний корпус

Жаровая труба крепится внутри корпуса радиальными фиксирую­щими штифтами 4, обеспечивающими ее свободное радиальное рас­ширение при нагреве. В осевом направлении жаровая труба также кре­пится свободно, что обеспечивает свободное осевое расширение при нагреве.

Первичный поток воздуха через завихрители, отверстия малого диаметра и специальные щели в головках подводится в зону горения. Вторичный поток воздуха подводится также через несколько рядов отверстий большого диаметра в жаровой трубе и через несколько рядов мелких отверстий в местах сварки жаровой камеры. Последнее обеспе­чивает интенсивное охлаждение сварного шва, а также охлаждение определенного участка стенки самой жаровой камеры.

Кольцевые камеры сгорания отличаются компактностью, малыми весом и диаметральным размером. Наружный и внутренний корпусы обычно включают в силовую систему двигателя, что приводит к сни­жению веса последнего. При срыве пламени с одной из форсунок легко осуществляется повторное воспламенение топлива от соседних форсу­нок. Нет необходимости в установке специальных газосборников на входе в турбину для выравнивания поля давлений и температур, так как кольцевые камеры сгорания обеспечивают более равномерное поле температур по сравнению с трубчатыми камерами, а также меньшие гидравлические сопротивления.

Однако кольцевые камеры имеют существенные недостатки: до­водка этих камер связана с большими трудностями, так как для про­ведения натурных испытаний требуются мощные воздуходувки; зат­руднены осмотр и замена жаровой трубы в условиях эксплуатации; трудно обеспечить достаточную жесткость тонкостенной оболочки при больших диаметральных размерах.

Трубчато-кольцевая камера сгорания (рис. 27, в) сочетает в себе положительные стороны кольцевой и трубчатой камер. Жаровые трубы, аналогичные по конструкции жаровым трубам индивиду­альных камер, расположены в кольцевом пространстве между наруж­ным и внутренним корпусами и соединены между собой при помо­щи патрубков. Наличие отдельных жаровых труб облегчает доводку камеры и организацию процесса горения в ней, а корпусы обычно включают в силовую систему двигателя. Диаметральные размеры внешнего корпуса выбирают близкими к размерам корпуса турбины. В весовом отношении трубчато- кольцевые камеры сгорания занимают промежуточное положение между индивидуальными и кольцевыми камерами сгорания.