Конструкция камеры сгорания

Камера сгорания (КС) состоит из корпуса и жаровой трубы.

Корпус КС включен в силовую систему двигателя и состоит из наружного и внутреннего корпусов, соединенных в передней части четырнадцатью полыми литыми стойками с помощью сварки. Передняя часть корпусов образует кольцевой двухступенчатый диффузор перед фронтовым устройство жаровой трубы.

Наружный корпус состоит из двух частей, соединенных с помощью фланцев и призонных болтов. В задней части корпуса на специальных граненых поясах установлены модули воздухо-воздушного теплообменника, лючки осмотра турбины и клапаны системы охлаждения турбины.

На наружном корпусе имеются фланцы под струйною форсунку запуска форсажной камеры, для установки пусковых свечей, отбора воздуха, окон осмотра КС и бобышки для крепления агрегатов и коммуникаций. Передним фланцем наружный корпус крепится к заднему фланцу корпуса КВД, а задним – к фланцу корпуса ТВД.

Внутренний корпус задним фланцем крепится к корпусу соплового аппарата ТВД.

На переднем фланце корпуса установлены элементы лабиринтного уплотнения, образующего разгрузочную полость.

К внутренней поверхности корпуса приварены четыре профилированных кольцевых ребра жесткости.

Полые стойки обеспечивают силовую связь наружного и внутреннего корпусов КС и сообщают заднюю разгрузочную полость компрессора с проточной частью наружного контура. На семи стойках имеются кронштейны для крепления жаровой трубы и топливных коллекторов к корпусу КС с помощью специальных штифтов, зафиксированных от выпадения резьбовыми пробками.

Жаровая труба состоит из фронтового устройства, зоны смешения и газосборника, образованного цилиндрическими патрубками смешения и профилированными наружными и внутренними секциями.

Горелки и секции соединены между собой с помощью сварки. Для повышения ремонтной технологичности жаровой трубы наружный козырек воздухозаборника, а также пятая и шестая наружные секции соединены с помощью заклепок.

Фронтовое устройство жаровой трубы ограничивается воздухозаборником и включает в себя кольцевую оболочку с 28 вихревыми горелками и диффузорную часть трубы, оканчивающуюся первым поясом отверстий подвода воздуха в зону горения.

Расход воздуха через фронтовое устройство регламентируется лопаточными завихрителями и воздухозаборником.
Вихревая горелка состоит из цилиндрической вихревой камеры, на входе в которую подвижно в радиальном направлении установлен лопаточный завихритель (угол установки лопаток – 60 градусов), а на выходе – конический насадок с углом раскрытия 46 градусов.

В центре завихрителя установлена топливная двухсопловая форсунка центробежного типа.

Топливо в камеру сгорания попадает по двум топливным коллекторам с помощью двадцати восьми форсунок. Топливные коллекторы и трубопроводы подвода топлива теплоизолированы кремнеземной лентой КЛ-11 и металлическим экраном из 12Х18Н9Т.

Запуск КС осуществляется с помощью 2-х свечей поверхностного разряда, установленных со смещением на ¼ шага от осей вихревых горелок.

Цилиндрическая часть корпусов свечей входящая в корпус КС, охлаждается воздухом из-за компрессора, который проходит через специальные окна в корпусе свечи и выдувается внутрь жаровой трубы. Торец свечи охлаждается воздухом через систему отверстий в секциях жаровой трубы.

Вихревая горелка используется как пневматический распылитель топлива, также выполняет функции аэродинамического стабилизатора пламени за счет организации зоны обратных токов вдоль оси вихревой камеры. При этом в процессе турбулентного взаимодействии между топливовоздушным вихрем и высокотемпературным ядром зоны горения осуществляется дополнительное дробление и испарение топлива.

Применение вихревых горелок с малым шагом в окружном направлении совместно с отверстиями системы заградительного охлаждения позволило практически избежать переобогащения смеси в первичной зоне, повысить надежность запуска КС и устойчивость горения. При этом максимальная избыточная температура стенок фронтового устройства не превышает 460 К, что вполне допустимо для материала жаровой трубы.

Формирование поля температур на выходе из КС осуществляется в смесительной части жаровой трубы воздухом, поступающим через отверстия.

Для охлаждения стенок жаровой трубы имеются кольцевые щели, в которые через отверстия поступает воздух, создавая заградительную пленку в пристеночном слое секции.

Для обеспечения допустимой температуры стенок жаровой трубы ширина секций в данной камере сгорания не превышает 25 мм.

Для выравнивания температуры и предотвращения коробления и прогара стенок, расположенных непосредственно за горелками, отверстия, подводящие охлаждающий воздух к участкам секций между горелками, выполнены большего диаметра.

Жаровая труба имеет две плоскости опор. В передней плоскости она крепится с помощью семи кронштейнов, фиксирующих жаровую трубу в осевом и радиальном направлениях. В задней плоскости она соединяется с сопловым аппаратом ТВД с помощью телескопических фланцев.

Передние узлы крепления жаровой трубы обеспечивают свободу температурных расширений трубы в радиальном направлении в пределах зазора в кронштейнах. Свобода температурных расширений трубы в осевом направлении обеспечивается телескопическим соединением ее с сопловым аппаратом ТВД.