Камера сгорания газотурбинного двигателя с саморегулирующейся переменной геометрией - RU2019135837A

1. Камера сгорания газотурбинного двигателя с саморегулирующейся переменной геометрией, содержащая:

- жаровую трубу (101),

- систему подачи воздуха, в частности воздуха, выходящего из компрессора (200), расположенную так, чтобы подавать в жаровую трубу (101) по меньшей мере один воздушный поток, имеющий переменную температуру, и

- по меньшей мере одну систему переменного открывания, содержащую:

- впускной канал, расположенный с возможностью пропускать в жаровую трубу (101) воздушный поток, поступающий из системы подачи воздуха,

- подвижный затворный элемент, выполненный с возможностью изменять открытое сечение впускного канала за счет своего перемещения; и

- термочувствительный элемент, форма которого меняется в зависимости от температуры указанного термочувствительного элемента, при этом термочувствительный элемент расположен в воздушном потоке между системой подачи воздуха и впускным каналом и соединен с затворным элементом так, чтобы деформация термочувствительного элемента приводила к перемещению указанного затворного элемента,

при этом впускной канал расположен относительно жаровой трубы (101) так, чтобы воздух, заходящий в указанную жаровую трубу через указанный впускной канал, был воздухом, участвующим в сжигании топлива в жаровой трубе, или воздухом, который участвует в эффективном разбавлении газов внутри жаровой трубы, при этом камера сгорания газотурбинного двигателя является саморегулирующейся для автоматического регулирования конфигурации горения внутри жаровой трубы в зависимости от мощности рабочего режима камеры сгорания газотурбинного двигателя,

отличающаяся тем, что система переменного открывания расположена так, чтобы изменять расход входного потока воздуха, поддерживающего горение, который поступает из системы подачи воздуха и который заходит в жаровую трубу (101) через завихритель (103) подачи воздуха, находящийся в осевом направлении перед указанной камерой сгорания по отношению к направлению (Е) общего потока воздуха в жаровой трубе во время работы,

при этом затворный элемент содержит венец (2) с отверстиями (2а), который окружает сбоку завихритель подачи воздуха так, что отверстия оказываются совмещенными или смещенными относительно каналов (103а) указанного завихрителя (103) подачи воздуха, чтобы изменять сечение доступа к указанным каналам, образуя открытое сечение впускного канала, в соответствии с угловым положением венца вокруг завихрителя подачи воздуха.

2. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 1, в которой термочувствительный элемент содержит участок из сплава с эффектом запоминания формы или содержит термочувствительное биметаллическое соединение, при этом указанное биметаллическое соединение состоит по меньшей мере из двух участков (2с₁, 2с₂; 7₁; 7₂) материалов, которые имеют соответствующие разные значения коэффициента теплового расширения и которые соединены друг с другом, при этом относительное размерное изменение двух участков материалов, которое происходит при изменении температуры термочувствительного элемента, приводит к деформации указанного термочувствительного элемента.

3. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 1 или 2, в которой термочувствительный элемент выполнен с возможностью обеспечивать энергию, достаточную для перемещения затворного элемента из какого-либо первоначального положения, когда на указанный термочувствительный элемент действует первое изменение температуры, начиная от первоначального значения температуры, и выполнен также с возможностью обеспечивать затем дополнительную энергию, достаточную для обратного перемещения затворного элемента, когда на указанный термочувствительный элемент действует второе изменение температуры, следующее после первого изменения температуры и противоположное указанному первому изменению температуры, при этом затворный элемент опять оказывается в первоначальном положении, когда температура термочувствительного элемента опять становится равной первоначальному значению.

4. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 1 или 2, в которой термочувствительный элемент выполнен с возможностью обеспечивать энергию, достаточную для перемещения затворного элемента из первоначального положения, когда на указанный термочувствительный элемент действует первое изменение температуры, начиная от первоначального значения температуры, при этом система переменного открывания дополнительно содержит по меньшей мере один возвратный орган, при этом указанный возвратный орган выполнен с возможностью обеспечивать дополнительную энергию, достаточную для обратного перемещения затворного элемента, когда на указанный термочувствительный элемент действует второе изменение температуры, следующее после первого изменения температуры и противоположное ему, при этом затворный элемент опять оказывается в первоначальном положении, когда температура термочувствительного элемента опять становится равной первоначальному значению.

5. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 3, в которой термочувствительный элемент представляет собой по меньшей мере часть лопатки (2с), установленной на венце (2) и расположенной в воздушном потоке, поступающем из системы подачи воздуха, и выполнен с возможностью придавать лопатке наклоны или направления кривизны, меняющиеся на обратные по меньшей мере между двумя значениями температуры воздуха, поступающего из системы подачи воздуха, чтобы поворачивать венец за счет аэродинамического усилия в первом направлении или во втором направлении, противоположном первому направлению, вокруг завихрителя (103) подачи воздуха.

6. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 4, в которой на венце (2) установлена по меньшей мере одна лопатка (2с’), которая находится в воздушном потоке, поступающем из системы подачи воздуха, и которая имеет фиксированные наклон или кривизну, чтобы поворачивать венец за счет аэродинамического усилия в положение покоя, образуя возвратный орган, и термочувствительный элемент расположен таким образом, чтобы отводить венец из положения покоя, поворачивая указанный венец с преодолением усилия возвратного органа.

7. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 5 или 6, в которой система переменного открывания выполнена с возможностью уменьшать открытое сечение впускного канала, когда температура воздуха, поступающего из системы подачи воздуха, понижается, и с возможностью увеличивать указанное открытое сечение впускного канала, когда указанная температура воздуха повышается.

8. Камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая первую систему переменного открывания, расположенную так, чтобы изменять расход входного потока воздуха, поддерживающего горение, при этом камера сгорания с указанной первой системой переменного открывания выполнена по любому из пп. 1-7,

при этом камера сгорания газотурбинного двигателя дополнительно содержит вторую систему переменного открывания, расположенную так, чтобы изменять расход входного потока вторичного воздуха, который поступает из системы подачи воздуха и который заходит в жаровую трубу (101) через боковую стенку указанной жаровой трубы, по отношению к общему потоку воздуха в жаровой трубе во время работы,

при этом вторая система переменного открывания содержит:

- впускной канал, расположенный с возможностью пропускать в жаровую трубу (101) воздушный поток, поступающий из системы подачи воздуха,

- подвижный затворный элемент, выполненный с возможностью изменять открытое сечение впускного канала за счет своего перемещения; и

- термочувствительный элемент, форма которого меняется в зависимости от температуры указанного термочувствительного элемента, при этом термочувствительный элемент расположен в воздушном потоке между системой подачи воздуха и впускным каналом и соединен с затворным элементом так, чтобы деформация термочувствительного элемента приводила к перемещению указанного затворного элемента,

при этом впускной канал второй системы переменного открывания расположен относительно жаровой трубы (101) так, чтобы воздух, заходящий в указанную жаровую трубу через указанный впускной канал второй системы переменного открывания, был воздухом, участвующим в эффективном разбавлении газов внутри жаровой трубы,

причем первая и вторая системы переменного открывания выполнены с возможностью одновременно изменять открытые сечения соответствующих впускных каналов указанных первой и второй систем переменного открывания в противоположных направлениях изменения, когда меняется температура воздушного потока, в котором расположены термочувствительные элементы указанных первой и второй систем переменного открывания.

9. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 8, в которой во второй системе переменного открывания термочувствительный элемент выполнен с возможностью обеспечивать энергию, достаточную для перемещения затворного элемента из какого-либо первоначального положения, когда на указанный термочувствительный элемент действует первое изменение температуры, начиная от первоначального значения температуры, и выполнен также с возможностью обеспечивать затем дополнительную энергию, достаточную для обратного перемещения затворного элемента, когда на указанный термочувствительный элемент действует второе изменение температуры, следующее после первого изменения температуры и в направлении, противоположном указанному первому изменению температуры, при этом затворный элемент опять оказывается в первоначальном положении, когда температура термочувствительного элемента опять становится равной первоначальному значению,

при этом термочувствительный элемент второй системы переменного открывания представляет собой часть рычага (7), на котором установлен затворный элемент, или часть реверсивного привода, который выполнен с возможностью перемещать затворный элемент.

10. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 9, в которой во второй системе переменного открывания термочувствительный элемент образует часть реверсивного привода, который выполнен с возможностью перемещать затворный элемент, образуя по меньшей мере часть лопатки (7’), расположенной в воздушном потоке, поступающем из системы подачи воздуха, при этом термочувствительный элемент выполнен с возможностью придавать лопатке наклоны или направления кривизны, меняющиеся на обратные по меньшей мере между двумя значениями температуры воздуха, поступающего из системы подачи воздуха, чтобы перемещать затворный элемент за счет аэродинамического усилия в первом направлении или в противоположном втором направлении, реверсивно меняя открытое сечение впускного канала.

11. Камера сгорания газотурбинного двигателя по п. 8, в которой во второй системе переменного открывания термочувствительный элемент выполнен с возможностью обеспечивать энергию, достаточную для перемещения затворного элемента из первоначального положения, когда на указанный термочувствительный элемент действует первое изменение температуры, начиная от первоначального значения температуры, при этом система переменного открывания дополнительно содержит по меньшей мере один возвратный орган, при этом указанный возвратный орган выполнен с возможностью обеспечивать дополнительную энергию, достаточную для обратного перемещения затворного элемента, когда на указанный термочувствительный элемент действует второе изменение температуры, следующее после первого изменения температуры и в противоположном ему направлении, при этом затворный элемент опять оказывается в первоначальном положении, когда температура термочувствительного элемента опять становится равной первоначальному значению,

причем на рычаге (7), содержащем затворный элемент второй системы переменного открывания, установлена также по меньшей мере одна лопатка (9), которая находится в воздушном потоке, поступающем из системы подачи воздуха, и которая имеет фиксированные наклон или кривизну, чтобы поворачивать рычаг за счет аэродинамического усилия в положение покоя, образуя возвратный орган,

и термочувствительный элемент второй системы переменного открывания расположен так, чтобы отводить рычаг (7) из положения покоя, поворачивая указанный рычаг с преодолением усилия возвратного органа.

12. Камера сгорания газотурбинного двигателя по любому из пп. 9-11, в которой вторая система переменного открывания выполнена с возможностью увеличивать или обеспечивать открытое сечение впускного канала, когда температура воздуха, поступающего из системы подачи воздуха, понижается, и с возможностью уменьшать или закрывать указанное открытое сечение впускного канала, когда указанная температура воздуха повышается.

13. Газотурбинный двигатель, содержащий воздушный компрессор (200), камеру сгорания (100) газотурбинного двигателя по любому из пп. 1-12, и турбину (300), при этом газотурбинный двигатель выполнен так, что компрессор образует источник воздуха для системы подачи воздуха в камеру сгорания газотурбинного двигателя, при этом газы, выходящие из камеры сгорания газотурбинного двигателя, приводят в действие турбину, а турбина приводит во вращение компрессор.

14. Газотурбинный двигатель по п. 13, образующий часть авиационного турбореактивного двигателя для транспортной авиации.