Средний корпус компрессора 2 страница

В камерах сгорания часто используют кольцевые диффузоры с конус­ным разделителем потока, соединенного с головной частью жаровой трубы (рис. 4.6, в) или с конусным разделителем потока за компрессором и внезап­ным расширением (рис. 4.6, г).

Соединение конуса разделителя с корпусом диффузора осуществляется при помощи стоек, это загромождает проходное сечение диффузора, увеличи­вает потери и неравномерность поля скоростей на входе в камеру сгорания. Для снижения потерь давления стойки выполняют обтекаемой формы, полы­ми и в них размещают трубопроводы (корпуса) топливных форсунок.

Жаровые трубы

Жаровая труба является одним из основных элементов камеры сгора­ния любой схемы. В жаровой трубе осуществляется смешение топлива и воз­духа, сгорание топлива и обеспечивается подача газа в турбину ГТД заданных параметров.

Одним из главных элементов жаровой трубы является фронтовое уст­ройство, которое формирует структуру потока в первичной зоне, определяет процессы смесеобразования, стабилизации пламени и сгорания топлива.

Физическая основа стабилизации пламени заключается в создании в головной части жаровой трубы зоны пониженного давления, вследствие чего образуется зона обратных токов, в которой часть горячих газов из зоны горе­ния движется навстречу основному потоку воздуха и распыленного топлива (рис.4.7).

Рис. 4.7 Схема процессов в камере сгорания: 1-контур распыла; 2- завихренный воздух; 3 – обратные потоки; 4 – циркуляционная зона; 5 – зона горения; 6 – турбулентные следы

В этой зоне происходит интенсивное испарение топлива, образова­ние топливовоздушной смеси, ее воспламенение и стабилизация пламени.

На рис. 4.8 приведена схема стабилизатора пламени с лопаточным завихрителем.

Рис. 4.8. Фронтовое устройство с лопаточным завихрением: 1 - топливная форсунка; 2 – лопаточный завихритель; 3 – втулка завихрителя; 4 – внешнее кольцо, переходящее в диффузор; 5 – лопатки завихрителя

Число лопаток от 5 до 12 с углом установки на выходе φ = 30. .80°. За завихрителем обычно устанавливается внешнее кольцо 4, пе­реходящее в диффузор с углом расширения ψ ≤ 13°, значение которого согла­суется с величиной осевой скорости воздуха. При больших ψ возможен срыв потока от стенок диффузора.

Схема конического стабилизатора пламени приведена на рис. 4.9. Зона обратных токов обеспечивается за счет профилированных конических вы­ступов во втулке 1 и подвода воздуха в кольцевые полости головки жаровой трубы через ряды мелких отверстий.

Рис. 4.9. Фронтовое устройство с конусным стабилизатором:

1 — конусный стабилизатор; 2 — головка; 3 — секции жаровой трубы

Устройство стабилизации пламени струйного типа за счет выполнения отверстий специальной формы и размеров на головной части жаровой трубы изображено на рис. 4.10.

Рис 4.10. Фронтовое устройство с отверстиями: 1 — топливная форсунка; 2 — отверстие для прохода первичного воздуха; 3 — отверстие соединительного патрубка

Относительно малые площади отверстий для прохода первичного воздуха по сравнению с площадью жаровой трубы позволяют получить в ее центре зону обратных токов. Такой тип фронтового устройства создает в районе форсунок коэффициент избытка воздуха а - 0,6...0,8. Дви­гатели с такими камерами хорошо запускаются на больших высотах полета и допускают работу без срыва пламени при значительном обеднении топлив­ной смеси.

На двигателях малых тяг в зону смешения воздуха и топлива подается не жидкое, а испаренное топливо, что обеспечивается фронтовым устройст­вом испарительного типа (рис. 4.11). Топливо подается струйной форсункой 1 в испарительный патрубок 2, находящийся в зоне горения, испаряется в нем и поступает в головку камеры сгорания навстречу первичному воздуху.

За фронтовым устройством в стенках жаровой трубы выполняются не­сколько рядов основных отверстий для подвода воздуха (см. рис. 4.10). Число, размеры и расположение отверстий выбирают на основании предваритель­ных расчетов камер сгорания, и уточняется в процессе доводки камеры сгора­ния.

Через первые ряды отверстий подается необходимое количество воз­духа в зону горения для довершения сгорания топлива. Число таких рядов отверстий один или два. Количество воздуха в зоне горения с учетом воздуха через фронтовое устройство и пояса охлаждения 50...60 % от общего расхода воздуха через камеру сгорания.

Между последним рядом отверстий зоны горения и первым рядом от­верстий зоны смешения стенка жаровой трубы без отверстий, чтобы не замо­розить горение струями холодною воздуха.

Рис. 4.11 Фронтальное устройство испарительного типа:

1 — струйная форсунка; 2 — испарительный патрубок; 3 — жа­ровая труба

На рис. 4.12 и рис. 4.13 приведены некоторые варианты конструктивного выполнения отверстий и патрубков для подвода воздуха в жаровую трубу.

В зону горения (рис. 4.12) воздух подается через ряды круглых или продолговатых отверстий. Для увеличения жесткости тонкостенных секций и повышения пробивной способности струй отверстия выполняют с отбортовкой или окантовкой манжетами. Для увеличения перепада давления воздуха, за счет использования скоростного напора, на первых секциях жаровой тру­бы могут выполняться заборные устройства.

В смесительную зону жаровой трубы воздух подводится также через отверстия или специальные патрубки (рис. 4.13). Применение патрубков по­зволяет увеличивать глубину проникновения струй вторичного воздуха в зо­ну смешения, это улучшает смешение и позволяет повысить равномерность поля температур на входе в турбину.

Ресурс и надежность жаровых труб определяются уровнем и равно­мерностью нагрева их стенок. Нагрев стенок жаровой трубы происходит за счет конвективного потока тепла и теплового излучения от потока горячих газов зоны горения. Суммарный тепловой поток достигает 106 Вт/м² и более. Для нормальной работы жаровой трубы необходимо, чтобы местная темпера­тура стенок не превышала 900...950 °С, при градиентах не более 50 °С/мм.

Рис. 4.12. Подвод воздуха в зону горения жаровой трубы: 1 — головка; 2, 5 — отбортованные отвер­стия; 3 — манжета; 4 — заборный экран; 6 — элемент жесткости

Рис. 4.13. Варианты патрубков и от­верстий для подвода воздуха в зону смешения жаровой трубы

Для охлаждения стенок жаровых труб применяется комбинированное конвективно-пленочное охлаждение рис.4.14.

С «холодной» стороны стенки охлажда­ются за счет отбора тепла воздухом, протекающим в кольцевом канале между жаровой трубой и стенкой камеры сгорания (конвективное охлаждение). Со стороны горячих газов, на внутреннюю поверхность жаровой трубы, через отверстия в стенках жаровой трубы подается охлаждающий воздух, устра­няющий непосредственный контакт горячих газов со стенкой (пленочное ох­лаждение) рис.4.14. Применяется два способа подвода охлаждающего воздуха на создание пленочного охлаждения - подача охлаждающего воздуха перпенди­кулярно направлению скорости потока горячих газов в жаровой трубе через систему часто расположенных отверстий диаметром 0,8... 1,2 мм, и когда ох­ладитель подается параллельно направлению скорости потока горячих газов в жаровой трубе через отдельные отверстия или щели (струйное охлаждение).

В современных ГТД применяется в основном струйное охлаждение. Некоторые конструктивные решения организации струйного охлаждения приведены на рис. 4.14 и рис. 4.15.

Рис. 4.14. Конструктивное решение системы охлаждения стенок жаровых труб: а — «терочное» охлаждение; б — двойной экран; в — послойное охлаждение секций; г — двойная стенка с промежуточной лентой

Эффективность охлаждения обеспечивается размерами отверстий d, расстоянием между отверстиями в ряду t и между рядами t_охл, длиной ко­зырьков эскизов экранов (рис. 4.15 а). На рис. 4.15,б,в приведены перспективные схемные решения, повы­шающие эффективность охлаждения стенок жаровых труб. В схеме рис. 4.15,б стенка жаровой трубы выполнена двойной, состоящей из силовой оболочки 1 и «плавающей панели» 2, что обеспечивает эффективность охлаждения за счет дополнительного конвективного теплообмена при течении воздуха между панелью и силовой стенкой. Кроме того, в этой конструкции обеспечивается силовая разгрузка горячей стенки от термических напряжений за счет «пла­вающей панели».

В перспективных камерах сгорания отрабатывается применение в ка­честве стенок жаровых труб материалов типа «ламиллой» — проницаемых многослойных оболочек (рис. 4.15, в).

Жаровая труба устанавливается в корпусе камеры сгорания с возмож­ностью радиальных и осевых перемещений для исключения температурных деформаций.

Рис. 4.15. Повышение эффективности охлаждения стенок жаровых труб: а — послойное охлаждение точечных секций короткой длины; б — охлаждаемая секция с двойными стенками: 1 — силовая оболочка; 2 — «плавающая панель»; 3 — подвод охлаж­дающего воздуха; 4 — защитная пелена воздуха; в — многослойный проницаемый материал типа «ламиллой»: 1 — первый слой; 2 — второй слой; 3 — третий слой

На рис. 4.16 приведена конструкция камеры сгорания кольцевого типа.

Рис 4.16. Кольцевая камера сгорания ТРДДФ: 1 — спрямляющий аппарат компрессора; 2 — стенка диффузора; 3 — топливный коллектор; 4 — фиксатор; 5 — лопаточный завихритель; 6 — наружный корпус; 7 — жаровая труба; 8 — экраны; 9 — манжета; 10 — корпус соплового аппарата турбины; 11 — вильчатый фланец; 12 — внутренний корпус

Жаровая труба 7 кольцевого типа с 18-ю головками выполнена сварной из жаропрочных сплавов. В обоймах головок жаровой трубы завальцованы лопаточные завихрители 5, обеспечивающие закрутку воздушного потока для создания зоны об­ратных токов.

Жаровая труба в корпусе камеры сгорания в головной части закрепле­на от осевых перемещений с помощью шести фиксаторов 4. Радиальная фиксация обеспечивается форсунками, Задняя часть наружной стенки жаровой трубы манжетой 9 опирается на промежуточное кольцо. Внутренняя стенка, вилочным фланцем 11 входит в кольцевой бандаж опоры соплового аппарата турбины Свободная установ­ка задней части жаровой трубы позволяет ей расширяться при нагреве в сто­рону турбины.

В конструкции трубчато-кольцевой камеры сго­рания (рис 4.17) крепление жаровой трубы 7 в передней части осуществляется фикса­торами 4 от осевых перемещений и форсунками 2 от радиальных перемеще­ний В задней части жаровые трубы телескопически установлены в переходники 9 газосборника, обеспечивающего переход цилиндрического сечения жаровой трубы в кольцевой канал соплового аппарата турбины Пат­рубки 9 газосборника с помощью фланцев и шпилек жестко закреплены на внешнем корпусе соплового аппарата первой ступени турбины Свобода температурных деформаций обеспечивается телескопическим соединением жа­ровой трубы и патрубков.

На опорные поверхности жаровых труб наплавляют специальные ме­таллы типа нихрома, препятствующие истиранию.

Рис 4.17. Трубчато-кольцевая камера сгорания: 1 — диффузор; 2 — топливная форсунка; 3 — отверстия подвода первичною воздуха; 4 — фиксирующий палец; 5 — запальная свеча; 6 — отверстие соединительного патрубка; 7 — жаровая труба; 8 — наружный кожух; 9 — переходник жаровой трубы; 10 — шпилька крепления 11 — отверстия подвода вторичного воздуха; 12 — усиливающие кольцевые профили; 13 — внутренний кожух; 14 — силовая диафрагма

Топливные форсунки

Устойчивость горения, экономичность и надежность ГТД во многом определяется совершенством процесса горения топлива, а следовательно, процессом смесеобразования и распыла топлива.

Подача топлива в жаровую трубу может осуществляться в паровой или жидкой фазе испарительными или распыливающими форсунками.

В основном используются распыливающие форсунки. Существуют два типа распиливающих форсунок струйные и центробежные. Центробежные форсунки имеют меньшую длину факела распыла, меньшую мелкость распы­ла, что и предопределило их широкое использование в качестве пусковых и рабочих.

В центробежной форсунке (рис. 4.18) топливо из канала завихрителя 3 поступает в камеру завихрения 2, где за счет тангенциального входа приоб­ретает закрутку. На выходе из сопла 1 поток движется по сложной траекто­рии с осевой составляющей скорости V_a^' и окружной V_t образуя кольцевой конус факела распыла с углом а. В сопле 1 также образуется кольцевое, жи­вое сечение 4.

Рис.4.18 Схема работы нерегулируемой одноканалыюй форсунки: 1 – сопло; 2- камера; 3 - канал подвода; 4 - живое сечение

Количества топлива m_ф, которое проходит через форсунку, определя­ется коэффициентом расхода μ, площадью сопла форсунки F_ф, плотностью топлива и перепадом давления ΔР_ф на входе в форсунку и камере сгорания:

Для одноканальной нерегулируемой форсунки при работе на малом га­зе μ = 0,3...0,5; на максимальном режиме μ = 0,15...0,3.

Минимальный перепад давления ΔР_ф, обеспечивающий хороший распыл, составляет (0,4...0,6) МПа, а максимальный — не должен превышать (8...9) МПа. Диаметры сопел d_c в зависимости от значения максимального расхода выполняют 0,25...0,3 мм. Закрутка потока перед соплом может быть обеспечена также и тангенциальными пазами (шнеками).

Конструкция нерегулируемой одноканальной форсунки с тангенци­альными пазами в распылителе 6 приведена на рис. 4.19.

Расход топлива у ГТД на максимальном режиме в 8... 10 раз превыша­ет расход на малом газе. Такое увеличение расхода при неизменной площади сопла потребовало бы увеличить перепад давления на форсунках до (30...60) МПа, что нежелательно.

Изменение расхода топлива в таком диапазоне возможно при исполь­зовании регулируемых двухканальных центробежных форсунок В таких форсунках изменение расхода обеспечивается не только за счет ΔР_ф, но и за счет изменения μ и d_c. В соответствии с этим различают форсунки с регулированием площади сопел (двухсопловые форсунки) и с регулируемым коэф­фициентом расхода (двухступенчатые форсунки).

Рис. 4.19 Нерегулируемая одноканальная форсунка:1 — уплотнительные кольца; 2 — корпус; 3 — топлив­ный фильтр; 4 — фланец крепления форсунки; 5 — ко­жух; 6 — распылитель с соплом; 7 — отверстие для воздуха; 8 — камера завихрения

Двухсопловая форсунка (рис.4.20) состоит из двух концентрично распо­ложенных нерегулируемых форсунок. Внутренняя форсунка запитывается от топливного насоса по контуру низкого давления. По каналу 2 через тангенци­альные пазы 14 в распылителе первого контура 9 топливо поступает во внут­реннее сопло и камеру сгорания. Расход топлива m_ф1 по мере роста ΔР_ф увеличивается как у нерегулируемой форсунки. В канал 3 второго контура топливо поступает через автоматический распределитель топлива (APT) толь­ко при достижении определенного давления. Топливо через тангенциальные пазы 14 распылителя второго контура, поступает в сопло второго контура. В работающих форсунках площадь сопла второго контура в 2,2...5,5 раз больше, чем площадь сопла первого контура. Коэффициенты расходов сопла малого контура 0,075 ..0,125, а второго — 0,1 ...0,75. Диапазон расходов расширяется в 15...20 раз. Второй контур включается при (1...2) МПа.

Недостатком двухсопловых форсунок является большая разница (10...20) % в расходе топлива между форсунками, расположенными в верх­ней и нижней частях коллектора в момент включения второго контура.

Рис.4.20. Двухсопловая форсунка: 1 — корпус форсунки; 2 — канал первого контура; 3 — канал второго контура; 4 — гайка; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — стакан; 7 — кожух; 8 — переходник; 9 — распылитель первого контура; 10 — распылитель второго контура; 11 — уплотнительная шайба; 12 — кольцевая щель для прохода воздуха; 13.14 — тангенциальные пазы

Двухступенчатая однокамерная форсунка (рис.4.21) имеет два канала подвода топлива. Первоначально топливо по каналу 2 поступает в кольцевую полость переходника 13 и по сверлениям в проточку завихрителя 12 с тан­генциальными пазами и далее в сопло. При включении второго контура топ­ливо проходит в проточку 5 и шлицевые пазы 6, выполненные на наружной поверхности переходника 13 и завихрителя 12 первого контура. Далее топли­во попадает в проточку распылителя 8, откуда по тангенциальным пазам вто­рого контура выходит в камеру завихрения и закручивается в ту же сторону, что и топливо первого контура, смешиваясь с ним и выходя через сопло в камеру сгорания. При увеличении количества топлива, поступающего в камеру завихрения, закрутка топлива уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента расхода. Недостатком однокамерных двухступенчатых форсунок является большая разница в расходе отдельных форсунок в момент включения второго контура, которая может достигать 40...50 % сверх расчетного.

Рис.4.21 Двухступенчатая однокамерная форсунка: 1 — корпус форсунки; 2 — канал первого контура; 3 — канал вто­рого контура; 4 —лицевые пазы кожуха; 5, 6 — проточка и шли­цевые пазы второго контура; 7 — отверстия для выхода охлаждающего воздуха; 8 — распылитель; 9 — уплотнительная шайба; 10 — уплотнительное кольцо; 11 — кожух; 12 — завихритель первого контура; 13 — переходник; 14 — замок

От этого не­достатка свободны двухступенчатые двухкамерные форсунки (рис.4.22). В этих форсунках камера завихрения разделена на две — первого и второго контура. При этом давление в камере завихрения второго контура в момент ею включения равно давлению в камере сгорания и не зависит от дав­ления в камере завихрения первого контура. При давлении примерно до 2...2,5 МПа топливо поступает по первому контуру через фильтр 1, канал 7, кольцевой канал вокруг тонкой трубки 4 и через тангенциальные отверстия во втулке 3 поступает в камеру завихрения первого контура, затем через сопло в камеру сгорания. При увеличении давления вступает в работу второй контур. Топливо через фильтр 1, канал 5, трубку 4 и радиальные отверстия во втулке 2 поступает в камеру завихрения второго контура, выходя через сопло 2 в каме­ру завихрения первого контура и далее через сопло 3 в камеру сгорания.

В современных конструкциях камер сгорания все больше устанавли­ваются топливные форсунки с низконапорной системой топливоподачи и аэродинамическим (воздушным) распылом топлива.

Рис. 4.22 Двухступенчатая двухкамерная форсунка: 1 — фильтры; 2 — сопло второго контура; 3 — сопло пер­вого контора; 4 — разделительная трубка; 5 — канал второ­го контура; 6 — корпус форсунки; 7 — канал первою контура

Преимуществом низконапорных форсунок с аэродинамическим рас­пылом топлива является повышение количества распыла и смешения топлива с воздухом во фронтовом устройстве, что улучшает эмиссионные характери­стики и снижает лучистый поток тепла от зоны горения.

Рис.4.23. Форсунка с аэродинамиче­ским распылом топлива: 1 — воздушный поток через наружный и внутренний завихрители; 2 — подача топлива

Низконапорные системы топливоподачи снижают массу агрегатов, повышают ресурс и надежность топливных насосов.

В качестве топливных форсунок во фронтальных устройствах с аэродинамическим распылом используются

центробежные или струйные одно­контурные форсунки. Диапазон регулирования в таких форсунках можно получить за счет их последовательного включения в работу.

Форсунка с аэродинамическим распылом топлива (рис.4.23) состоит из наружной кольцевой завихрительной камеры воздуха 1, внутренней завихрительной камеры воздуха 2 и кольцевого канала подачи топлива 3, расположенного между наружным и внутрен­ним воздушными завихрителями. Направ­ление вращения воздушного потока в завихрителе наружного и внутреннего контуров противоположное. Топливная пелена распыливается скоростным пото­ком воздуха на границе раздела противо­положно вращающихся воздушных потоков.

Другой способ подготовки топлива для горения является нагрев жидкого топ­лива и его испарения в специальном уст­ройстве (см. рис.4.11). В испарительном устройстве отношение расхода воздуха к расходу топлива около 3-х при скорости воздуха 40 м/с. Процесс горения формируется вокруг испарительных трубок и за ними.

4.4. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ПРОЦЕССЕ ЗАПУСКА

Надежное воспламенение в камере сгорания ГТД топливовоздушной смеси зависит от многих факторов: сорта топлива, подготовки топливовоз­душной смеси и скорости ее движения по проточной части, температуры и давления в зоне воспламенения, расположения источников воспламенения по отношению к конусу распыла топлива, мощности и продолжительности дей­ствия источников воспламенения.

Воспламенение топливовоздушной смеси в жаровой трубе в современ­ных ГТД осуществляется электрической свечой непосредственного розжига или специальными воспламенителями (рис.4.24).

На рис. 4.24, а приведен элемент конструкции кольцевой камеры сгора­ния ТРДД с установленной в головку жаровой трубы свечой непосредствен­ного розжига 2. Свеча 2 устанавливается в специальной втулке 7 с образованием кольцевого зазора между корпусом свечи и втулки. Через шту­цер 1 по кольцевому зазору подается кислород в зону головки жаровой трубы около торца свечи, что повышает надежность запуска. Топливо в зону свечи подается форсунками основного топливного коллектора 5.

Для защиты свечи от перегрева в процессе длительной работы камеры сгорания обеспечивается обдув корпуса и торца свечи воздухом из кольцево­го канала камеры сгорания.

Другой способ розжига камеры сгорания ГТД — поджигание топливовоздушной смеси в жаровой трубе от газовой струи пускового воспламен­ителя.

Пусковой воспламенитель является камерой сгорания с автономной системой топливоподачи и розжига только в миниатюре (рис.4.24 ,б)

Рис 4.24. Система розжига основных камер сгорания: а — свеча непосредственного розжига; б - пусковой воспламенитель: 1 — штуцер кислородной подпитки; 2 — свеча поверхностного разряда; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — жаровая труба; 5 — топливная форсунка; 6 — корпус камеры сгорания; 7 — втулка; 8 — корпус; 9 — электри­ческая свеча; 10 — топливная форсунка воспламенителя; 11 — патрубок; 12 — экран кислородной подпитки

Пусковой воспламенитель состоит из корпуса воспламенителя 8, элек­трической свечи 9, пусковой форсунки 10 Воздух из кольцевого канала ка­меры сгорания через отверстия в корпусе воспламенителя подается внутрь воспламенителя на экран, который образует зону обратных токов и стабили­зирует процесс сгорания. Для повышения надежности розжига и увеличения температуры факела горячего газа через штуцер 1 в полость воспламенителя подводится кислород через отверстия в экране 12

Выходная часть корпуса воспламенителя входит в патрубок 11, соеди­няющий полость воспламенителя с головками жаровых труб. Через патрубки 11 выбрасывается мощный факел пламени, воспламеняющий топливовоздушную смесь основной камеры сгорания

Для надежного запуска двигателя на авиационных ГТД обычно устанавливается 2…4 воспламенителя

4.5. ОСНОВНЫЕ ДЕФЕКТЫ В КАМЕРАХ СГОРАНИЯ

При доводке и эксплуатации камер сгорания ГТД встречаются дефек­ты, ограничивающие их ресурс и приводящие к выходу из строя ГТД. Рас­смотрим наиболее распространенные дефекты элементов камер сгорания

При неправильном подводе воздуха в жаровую трубу на ее стенках из-за неполного сгорания топлива образуется нагар в виде толстого слоя сажи и кокса Нагар изолирует металлическую поверхность стенки от охлаждающего воздуха и создает в ней большие местные нагревы. Это влечет за собой появ­ление местных температурных напряжений и, как следствие, коробление или растрескивание стенок жаровой трубы (рис.4.25).

Рис 4.25. Коробление стенок жаровой трубы в продоль­ном (а) и поперечном (б) направлениях

В результате отложения нагара может нарушиться структура газового потока, что приведет к прогрес­сивному ухудшению условий горения и неудовлетворительному распределе­нию температуры газов перед турбиной

Существенным дефектом камер сгорания является также возникнове­ние усталостных трещин в наружных кожухах, секциях жаровых труб и со­единительных патрубках как у сварных швов, так и вдали от места сварки (рис. 4.26).

Причиной появления трещин может быть явление резонанса, когда частота вынужденных колебаний совпадает с частотой собственных колеба­ний конструкции, а также появление термических напряжений и их цикличе­ское изменение.

Устранить явление резонанса можно двумя способами изменить час­тоту и амплитуду вынужденных колебаний или частоту собственных колебаний конструкции.

Рис.4.26. Разрушения камер сгорания и жаровых труб: а — усталостные трещины на наружном кожухе камеры сгорания; б — трещины в передней части жаровой трубы; в — усталостная трещина вблизи сварного шва жаровой трубы; г — трещина у края отверстия жаровой трубы; д — трещина в жаровой трубе у места окончания фрезерованных ребер

Частота вынужденных колебаний определяется в основном парамет­рами газового потока на выходе из компрессора и зависит от числа оборотов ротора, рабочих лопаток направляющих аппаратов, поэтому такой путь явля­ется трудоемким.

Второй способ устранения резонанса изменения частоты собственных колебаний может быть решен изменением длины, диаметра и толщины дета­лей камеры сгорания.

В некоторых случаях колебания устраняются изменением процесса го­рения, улучшением стабилизации пламени, изменением системы подвода воздуха и др.

Появляются также трещины в жаровой трубе у краев отверстий для подачи воздуха или у мест окончания наружных фрезерованных ребер, Эти трещины возникают от частого изменения температурного режима камеры сгорания, остаточных напряжений при штамповке и механической обработке, а также вследствие большой разницы температур у краев отверстия которые интенсивно охлаждаются и у мест стенки отстоящих на некотором расстоя­ние от отверстий.

От местных перегревов на стенках жаровых труб появляются прогары (рис.4.27.). Причиной прогаров могут быть: негерметичность форсунок, де­фект в работе форсунок, нарушение охлаждения и другие причины.

Рис.4.27. Прогар головки жаровой части кольцевой камеры ТВД:

а — вследствие негерметичной в горячем состоянии форсунки; б — из-запло­хого охлаждения

Дефект в работе форсунок может возникнуть от закоксования каналов и фильтров, что уменьшает расход через нее и увеличивает расход через чис­тые форсунки

4.6. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КАМЕР СГОРАНИЯ

Камера сгорания состоит из элементов, изготавливаемых из листового материала и соединенных между собой при помощи сварки.

При разделении камеры сгорания на элементы исходят из возможно­стей и удобства технологии штамповки Штамповка проводится в несколько переходов, число которых зависит от формы деталей. После каждого перехо­да заготовки проходят отжиг для снятия внутренних напряжений.