ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности рабочего процесса камер сгорания и неустойчивые режимы их работы из "Практическая аэродинамика маневренных самолетов " Основным требованием, предъявляемым к камерам сгорания, является обеспечение устойчивого процесса горения на всех режимах работы двигателя. Важное значение имеет также требование безотказного запуска (розжига) основных и форсажных камер сгорания в условиях полета, что необходимо для обеспечения повторного запуска двигателя при его самовыключении в воздухе и для надежного включения форсажа. [c.64] Основные камеры сгорания у различных двигателей имеют разнообразное конструктивное выполнение. Но, несмотря на это разнообразие, процесс горения в них происходит на основе одних и тех же принципов. [c.64] Режим работы камеры сгорания и температура на выходе из нее в первую очередь зависят от коэффициента избытка воздуха а, который представляет собой отношение действительного количества воздуха, участвуюнцего в процессе горения, к количеству воздуха, теоретически необходимому для полного сгорания топлива. [c.64] Поэтому в основе процесса горения топлива в основных камерах ГТД лежат, ка1к известно, два принципа разделение всего потока воздуха на первичный и вторичный и осуществление стабилизации пламени за счет создания зоны обратных токов. [c.65] Конкретные формы реализации этих принципов могут быть различными. На р1ис. 2.22 показана схема трубчато-кольцевой камеры сгорания с лопаточным завихрителем. [c.65] Нужно отметить, что та часть топлива, которая не успевает сгореть в зоне горения, в зоне смешения уже практически не сгорает, так как температура газа в этой зоне (и соответственно скорость протекания химических реакций) резко снижается. Число и расположение отверстий для подвода вторичного воздуха подбираются так, чтобы обеспечить надежное охлаждение жаровой трубы и желаемое поле температур перед турбиной. [c.65] В зоне обратных токов текущие против основного потока горячие газы служат источником тепла, необходимого для испарения топлива и воспламенения образовавшейся смеси, а малые осевые скорости воздуха вблизи границы зоны обратных токов создают благоприятные условия для горения. Поэтому основная масса топлива воспламеняется, и сгорает в области, непосредственно примыкающей к зоне обратных токов. [c.66] В ряде авиационных ГТД применяются также другие типы камер сгорания —без завихрителя. В этих камерах передняя стенка жаровой трубы не имеет отверстий, а пбрв 1чный воздух подводится в основном через боковые отверстия, размещенные на некотором расстоянии от форсунки вниз по потоку. Втекающие в эти отверстия струи воздуха создают зону обратных токов за счет вихревого движения от сил трения в глухой передней части жаровой трубы. Преимущество таких камер сгорания — более низкие гидравлические потери. [c.66] Отметим некоторые особенности процесса запуска (розжига) основных камер сгорания ГТД. Воспламенеиие топлива в камере сгорания при запуске осуществляется пусковым блоком, состоящим из пусковой форсунки и запальной электрической свечи. Процесс воспламенения поступающего в камеру сгорания топлива при запуске двигателя осуществляется следующим образом. Вначале обеспечивается воспламенанне топлива в пусковом блоке и создание пускового факела. От это ч) факела происходит поджигание основного топлива у той горелки, около которой установлен пусковой блок, и уже после этого распространение (переброска) пламени на остальные горелки. [c.66] Обычно трубчато-кольцевые камеры сгорания состоят из нескольких жаровых труб, а пусковые блоки установлены не на всех трубах. Для обеопечёния запуска всей камеры между жаровыми трубами устанавливаются пламеперебрасывающие патрубки. Наилучшие условия для переброски пламени — в кольцевых камерах сгорания, что является их важным преимуществом. [c.66] Понижение давления и температуры воздуха, поступающего в камеру сгорания, резко сужает пределы воспламеняемости топливовоздушной смеси. Поэтому розжиг камеры при запуске двигателя на больших высотах затрудняется, что является причиной введения ограничений по максимальной высоте надежного запуска. Подпитка пусковых блоков кислородом существенно расширяет пределы воспламеняемости смеси и повышает мощность пускового факела, являясь эффективным средством увеличения максимальной высоты надежното запуска двигателя в полете. [c.66] и значргтельном снижении а происходит переобогащение зоны горения топливом, в результате которого из-за недостатка кислорода топливо сгорает в ней не полностью. При чрезмерном переобогащении зо-ны горения 1наступает резкое снижение температуры газов в зоне обратных токов, результатом которого является прекращение горения (срыв пламени). Величину ащш, при которой наступает так. называемый богатый срыв пламени, называют границей богатого срыв а. [c.67] При увеличении а зона горения обедняется и содержит вполне достаточное количество кислорода для обеспечения полного сгорания. Но скорость горения при этом падает, в результате чего часть горючей, смеси не успевает сгореть полностью. При слишком большом обеднении смеси температура зоны обратных токов падает настолько, что ее поджигающая способность становится недостаточной и наступает бедный срыв пламени. Величину атах, При которой наступает бедный срыв пламени, называют границей бедного срыва. [c.67] Кроме того, при уменьшении давления и соответственно плотности воздуха на входе в камеру сгорания уменьшается расход воздуха и пропорционально ему падает расход топлива. Это требует снижения перепада давлений на форсунках, что ведет к ухудшению качества распыла топлива. [c.68] В условиях эксплуатации силовых установок влияние указанных факторов на границы срыва вызывает снижение диапазона устойчивой работы основных камер сгорания при полете на больших высотах. На рис. 2.24 показана качественная зависимость изменения границ бедного и богатого срыва от высоты полета. На малых высотах, как видно, величина атах—50- 60, т. е. допустимые коэффициенты а столь велики, что недостижимы в условиях нормальной работы топливо-регулируюш.ей аппаратуры. Согласно этому ать—1,2-1-1,5, что соответствует недопустимо высоким температурам газа перед турбиной. Но при увеличении высоты полета значения атах заметно снижаются. Поэтому для исключения возможности срыва пламени при резкой уборке РУД двигатели снабжаются устройством, не допускающим уменьшения расхода топлива через форсунки ниже некоторого минимально допустимого значения, выбранного с таким расчетом, чтобы соответствующие ему значения а в любых условиях полета не превышали атах. [c.68] Поддержание давления топлива перед форсунками на режимах малого газа на уровне не ниже минимально допустимого в некотором диапазоне высот приводит к увеличению частоты вращения малого газа Пм.т с высотой. [c.68] НИИ самолета с больших высот полета через несколько секунд после установки РУД в положение МАЛЫЙ ГАЗ. Физическая сущность этого явления состоит в том, что при дросселировании дв игателя давление подачи топлива быстро падает, что ведет в силу инерционности к кратковременному снижению частоты вращения до значений, меньших Пм.г. Затем регулятор подачи тол-лива интенсивно восстанавливает частоту вращения до п .г. На больших высотах из-за плохого качества распыла топлива и низких значений температуры и давления воздуха на входе в камеру сгорания такое кратковременное обеднение и последующее интенсивное обогащение смеси приводит к срыву пламени и выключению двигателя. [c.69] На некоторых самолетах имеются автоматические устройства, не позволяющие летчику на больших высотах пе р водить РУД е положение ПОЛЕТНЫЙ МАЛЫЙ ГАЗ, или вводится ограничение по дросселированию двигателя на больших высотах. [c.69] Рассмотрим особенности организации рабочего процесса и причины возникновения неустойчивой работы форсажных камер сгорания. [c.69] Вернуться к основной статье