Глава 7 - Форсажные камеры

7.4.2 - Вихревые ФК

Одним из способов стабилизации пламени

âФК является вихревой. В вихревых ФК устойчи- вая стабилизация горения осуществляется за счет закрученных струй основного газового потока.

Такая схема стабилизации пламени по сравнению со СПОТ дает:

-снижение гидравлических потерь;

-снижение массы ФК;

-расширение диапазона устойчивого горения

âобласти «бедных» смесей;

-более «слабую» зависимость характеристик ФК от параметров воздушного потока на входе;

-увеличение скорости тепловыделения и существенное увеличение скорости распространения пламени в зоне горения за счет движения объемов сгорающей ТВС через «свежую» ТВС под воздействием сильного поля центробежных сил.

На Рис. 7.4.2_1 для примера приведена схема ФК с раздельной закруткой потоков наружного и внутреннего контуров, характерная для одной из модификации двигателя F-100 фирмы Pratt&Whitney. Как видно из рисунка, для закрутки потоков на входе в ФК установлены лопатки (1 - наружного контура и 2 - внутреннего конту-

Рисунок 7.4.2_1 - Схема вихревой ФК модификации двигателя F-100 с раздельной закруткой потоков наружного и внутреннего контуров 1 - лопатки для закрутки потока

наружного контура; 2 - лопатки для закрутки потока внутреннего контура; 3 - кольцевая форкамера; 4 - топливные коллекторы; 5 - наружный контур; 6 - внутренний контур

ра) с углом закрутки от 20 до 35 градусов. При этом данные лопатки являются поворотными, занимая на бесфорсажном режиме положение, при котором гидравлические потери полного давления минимальны. В качестве постоянного источника воспламенения топлива и поддержания устойчи- вого горения ТВС на периферии ФК установлена вспомогательная кольцевая «форкамера» 3, которая непрерывно работает на околостехиометрических соотношениях воздух/топливо на всех форсированных режимах. Топливо подается в закрученный поток воздуха и газа из концентрично расположенных коллекторов 4 непосредственно за закручивающими поток воздуха лопатками. Закрученный поток воздуха наружного контура 5, смешанный с топливом, поданным из коллекторов, поступает на периферию, где смешивается с горящими газами форкамеры, имеющими температуру ~2000 К. Воспламененная смесь смешивается с закрученным потоком ТВС внутреннего контура 6. Фронт пламени в результате такого течения приобретает форму конуса с вершиной, расположенной в сторону турбины.

7.4.3 - ФК с аэродинамической стабилизацией

Еще одним способом повышения эффективности работы ФК и снижения гидравлических потерь полного давления в ФК является применение ФК с аэродинамической стабилизацией пламени. Основным отличием такой ФК от ФК со СПОТ является стабилизация пламени за счет втекания под углом к основному газовому потоку веерных струй предварительно подготовленной ТВС.

Преимуществами такой схемы стабилизации пламени по сравнению со СПОТ являются:

-снижение гидравлических потерь и массы ФК;

-расширение диапазона устойчивого горения

âобласти «бедных» смесей;

-более «слабая» зависимость характеристик ФК от параметров воздушного потока на входе.

Основным недостатком такой схемы является необходимость отбора воздуха высокого давления из компрессора двигателя для создания веерных струй предварительно подготовленной ТВС, что ухудшает характеристики компрессора и к.п.д. двигателя в целом.

На Рис. 7.4.3_1 представлена ФК перспективного двигателя поколения 5+ с аэродинамической стабилизацией пламени за счет веерных струй. Как видно из рисунка, фронтовое устройство ФК состоит из одного центрального 1 и шести периферий-

356