Двухконтурный турбореактивный двигатель

(51)5 Е 02 К 3 7%фЧЧцЪтМ2 Е ИЗОБРЕТЕН ПИ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО УР БОР ЕАКТИ В ТУРН ЫЙЛЪние: вдвуигателях,ном контурно устанссор 12, к(54) ДВУХКОН НЫЙ ДВИГАТ (57) Использов реактивных дв тения: в наруж последовател тельные компр контурных турбоущность изобрее перед турбиной влены дополни- мера сгорания 13 О О 7 б 75 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР.И 1 72500, кл. Е 02 К 3/00, 1972,и турбина 14 высокого давления, кинематически соединенная с компрессором 12, На форсажных режимах часть воздуха поступает через полые стойки 9 в дополнительный компрессор 12, затем в камеру 13, турбины 14, 15 и далее - в фораажную камеру 11, При этом лопатки сопловых аппаратов 16 турбины 15 устанавливаются в положение, при котором обороты компрессора 12 обеспечивают максимальную тягу, На бесфорсажных крейсерных режимах камера 13 сгорания выключается, компрессор 12 выходит на режим авторотации, а сопловые аппараты 16 и регулируемое сопло 17 устанавливают в положение, обеспечивающее минимальный удельный расход топлива, 1 ил.Изобретение относится к двухконтурнымтурбореактивным двигателям с турбиной в.наружном контуре, эксплуатирующихся, восновном, на крейсерских форсажных режимах,Цель изобретения - повышение экономичности двигателя на форсажных режимах,Для осуществления этой цели в наружном контуре перед турбиной последовательно установлены дополнительныекомпрессор высокого давления, камера сгорания и турбина высокого давления, кинематически соединенная с компрессором.При этом суммарная степень сжатиякомпрессора наружного контура, равнаяпроизведению степени сжатия компрессора низкого давления на степень сжатия дополнительного компрессора высокогодавления, значительно повышается, увеличивая эквивалентную степень сжатия двигателя,На взлетном режиме при степени двухконтурности по = 0,75 одинаковой температуре перед турбинами высокого давления вовнутреннем и внешнем контурах Тт=1650 К и оптимальной степени сжатия внутреннего контура лк = 25 повышение степени сжатия компрессора наружного контурас 5 до 15 приводит к повышению экономичности и удельной тяги примерно на Зо, апри повышении степени сжатия с 5 до 25 -на 5;Д,При этом сохраняется основное термодинамическое преимущество схемы - возможность перераспределения мощности, между кинематически связанными турбинами низкого давления внутреннего и наружного контуров, которое позволяет навысокой скорости полета уменьшать температурув камере сгорания внутреннего кон тура, а также обеспечить высокуюэкономичность при полете на крейсерскихбесфорсажных режимах.. Для повышения запаса устойчивостикомпрессора низкого давления при высокойскорости полета целесообразно увеличитьна этих режимах пропускную способностькомпрессора высокого давления наружного.контура путем его раскрутки. Для этого сростом скорости полета увеличивают.проходную площадь соплового аппарата, установленного за турбиной высокого давлениянаружного контура.Для того, чтобы температура за компрессором высокого давления наружногоконтура после его раскрутки не ограничивала охлаждение турбины, полезно назначитьна взлетном режиме суммарную степень30 35 40 50 55 5 10 15 20 25 сжатия в наружном контуре ниже. чем во внутреннем.При установке во внутреннем контуре компрессора среднего давления возможно полностью унифицировать газогенераторы (компрессор высокого давления, камеру сгорания и турбину высокого давления) для внутреннего и наружного контуров,Длина двигателя от установки турбокомпрессора в наружном контуре увеличится незначительно, т.к. предполагается разместить его в коке, образованном внутренней обечайкой кольцевого диффузора форсажной камеры.Предлагаемая схема может быть реализована и в двигателе с раздельными контурами и регулируемым соплом наружного контура. При необходимости дополнительно улучшить экономичность на бесфорсажных режимах полость за компрессором низкого давления может быть сообщена дополнительным, каналом с регулируемой заслонкой с полостью перед реактивным соплом,Недостатками предполагаемого изобретения являются увеличение веса двигателя и некоторое (на 1-27 ь) ухудшение экономичности на крейсерских дозвуковых бесфорсажных режимах, т,к, сопротивление авторотирующего турбокомпрессора выше сопротивления выключенной камеры сгорания в двигателе-прототипе.Поэтому предлагаемый двигатель имеет преимущества на летательных аппаратах,где вес двигателя существенно меньше веса топлива в баках и где полет производится, в основном, на режимах форсажа и частично на крейсерских бесфорсажных режимах, 3 ти особенности характерны для сверхзвуковых пассажирских и военно-транспортных самолетов.Предлагаемый двигатель схематично изображен на чертеже,Двигатель состоит из компрессора низкого давления 1, выход - из-которого соединен с внутренним и наружным каналами 2 и3,Во внутреннем канале 2 установлен газотурбинный контур - компрессор среднего давления 4, соединенный с компрессором 1, компрессор высокого давления 5, камера сгорания 6, турбина высокого давления 7, кинематически соединенная с компрессором 5 и турбина низкого давления, кинематически соединенная с компрессором 1. На выходе из турбины 8 установлен переходник 9, в котором внутренний и наружный каналы 2 и 3 перекрещиваются так; что по- лость за турбиной низкого давления 8 сооб1809147 Составитель Н.ДембоРедактор В,Трубченко Техред М.Моргентал Корректор А МотыльЗаказ 1272 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 щена с кольцевым каналом 10 нэ входе форсажной камеры 11,Полость за компрессором 1 наружнымканалом 3 через переходник 9 сообщена свходом в дополнительный компрессор высокого давления 12, на выходе иэ которогопоследовательно установлены камера сгорания 13, турбина высокого давления 14,кинематически соединенная с компрессором 12 и турбина наружного контура 15 с 10поворотным сопловым аппаратом 16. Турбина 15 кинематически соединена с компрессором 1 и турбиной 8. Выход из турбины15 и из кольцевого канала 10 соединены сфорсажной камерой 11, на выходе из которого установлено реактивное сопло 17 с регулируемым критическим сечением.На форсажных режимах двигатель работает следующим образом,Воздух сжимается компрессором низкого давления 1 и поступает частично в последовательно установленные компрессоры 4 и5, камеру сгорания 6, турбины 7 и 8 и далеемежду стойками переходника 9 в кольцевойканал 10 и далее в форсакную камеру 11. 25Часть воздуха по каналу наружного контура3 поступает через полые стойки переходника в дополнительный компрессор 12 и далеев камеру 13, турбины 14 и 15 и далее - вфорсажную камеру 11, Механизм автоматического регулирования сопловых аппаратов16 турбины 15 устанавливает их в положение,которое изменяет обороты компрессора 12 и обеспечивает максимальную тягу накаждом режиме полета и необходимый эапас устойчивостикомпрессора 1, С увеличением скорости полета температура газа в камере сгорания 6 уменьшается по програм. ме. обеспечивающей надежное охлаждение турбины 7. При этом возрастает доля мощности турбины 15 по отношению к мощности кинемэтически соединенной с ней турбины 8.На бесфорсажных крейсерских режимах камера сгорания 13 выключается, компрессор 12 выходит на режим авторотации, а сопловые аппараты 16 и регулируемое сопло 17 устанавливаются в положение, обеспечивающее минимальный удельный расход топлива и потребный коэффициент запаса устойчивости компрессора 1, Дросселирование двигателя на этих режимах осуществляется уменьшением подачи топлива в камеру 6,Формула изобретения.Двухконтурный турбореактивный двигатель, содержащий компрессор низкого давления, внутренний газотурбинный контур с турбиной низкого давления привода компрессора, кинематически соединенной с размещенной за камерой сгорания турбиной наружного контура, форсажную камеру и реактивное сопло, причем между турбинами установлен переходник, сообщающий полость за турбиной низкого давления с кольцевым каналом на входе форсажной камеры, расположенным по периферии турбины наружного контура, при этом камера сгорания размещена за переходником, а кольцевой канал выполнен диффузорным, о тл и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности на форсажных режимах, в наружном контуре перед турбиной расположен турбокомпрессор.