RU2614268C1 - Fuel feed unit to the bypass turbojet engine afterburner - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: fuel feed unit to the afterburner of the bypass turbojet engine contains a fuel manifolds with the fuel feed fittings. The fuel manifolds are formed all-in-one with the housing, which by means of fixing elements is connected to the upper diffuser cowl and with the upper ring flame stabiliser fastener. At that the mentioned housing in the cross-section plane has a rectangular shape, and the fuel manifolds are made in the form of a ring.

EFFECT: reduction of the full pressure loss in the afterburner flow section, thrust augmentation and reduction of coke formation in the fuel manifolds.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к устройству форсажных камер турбореактивных двухконтурных двигателей, в частности к узлам подачи топлива в форсажную камеру.The invention relates to aircraft engine manufacturing, and in particular to the device of afterburners for turbojet dual-circuit engines, in particular to units for supplying fuel to the afterburner.

Из уровня техники известно устройство для подачи топлива в форсажную камеру по патенту RU 2358139, который выбран в качестве наиболее близкого аналога (прототипа). Устройство содержит топливные коллекторы со штуцерами подвода топлива. Узел подачи топлива выполнен для стабилизатора пламени, который присоединен к обечайке и к корпусу наружного контура. Недостаток устройства заключается в том, что крепление данного узла к наружному корпусу утяжеляет конструкцию в целом и увеличивает потери полного давления в проточной части форсажной камеры. Кроме того, устройство предназначено для подачи топлива только для стабилизатора пламени и не затрагивает вариант отдельного размещения топливных коллекторов с распылителями топлива.The prior art device for supplying fuel to the afterburner according to patent RU 2358139, which is selected as the closest analogue (prototype). The device contains fuel manifolds with fuel supply fittings. The fuel supply unit is made for a flame stabilizer, which is connected to the shell and to the body of the outer circuit. The disadvantage of this device is that the attachment of this node to the outer casing makes the whole structure heavier and increases the total pressure loss in the flow part of the afterburner. In addition, the device is designed to supply fuel only for the flame stabilizer and does not affect the option of separate placement of fuel manifolds with fuel atomizers.

Технический результат заявленного изобретения заключается в уменьшении потерь полного давления в проточной части форсажной камеры, увеличение тяги и уменьшении коксообразования в топливных коллекторах.The technical result of the claimed invention is to reduce the loss of total pressure in the flow part of the afterburner, increasing traction and reducing coke formation in fuel collectors.

Технический результат достигается тем, что узел подачи топлива в форсажную камеру турбореактивного двухконтурного двигателя содержит топливные коллекторы со штуцерами подвода топлива. Топливные коллекторы выполнены за одно целое с корпусом, корпус посредством элементов крепления соединен с верхней обечайкой диффузора и с креплением верхнего кольцевого стабилизатора пламени. При этом корпус в плоскости поперечного сечения имеет прямоугольную форму, а топливные коллекторы выполнены кольцевыми.The technical result is achieved by the fact that the unit for supplying fuel to the afterburner of the turbojet bypass engine contains fuel manifolds with fuel supply fittings. Fuel collectors are made in one piece with the body, the body through the fasteners is connected to the upper shell of the diffuser and to the mount of the upper annular flame stabilizer. In this case, the housing in the plane of the cross section has a rectangular shape, and the fuel manifolds are made circular.

Изобретение поясняется следующими иллюстрациями:The invention is illustrated by the following illustrations:

На фиг. 1 - общий вид на узел подачи топлива в форсажную камеру.In FIG. 1 is a general view of the fuel supply unit in the afterburner.

На фиг. 2 - вид на корпус с коллекторами подачи топлива и штуцерами подвода топлива.In FIG. 2 is a view of a housing with fuel supply manifolds and fuel supply fittings.

На фиг. 3 - сечение А-А (вид на карбюраторные стабилизаторы).In FIG. 3 - section AA (view of the carburetor stabilizers).

Узел подачи топлива в форсажную камеру содержит: верхнюю обечайку диффузора 1; корпус с коллекторами подачи топлива 2; корпус наружного контура 3, штуцеры подвода топлива 4, карбюраторные стабилизаторы 5.The fuel supply unit in the afterburner contains: the upper side of the diffuser 1; housing with fuel supply manifolds 2; external circuit case 3, fuel supply fittings 4, carburetor stabilizers 5.

Узел подачи топлива в форсажную камеру турбореактивного двухконтурного двигателя содержит топливные коллекторы со штуцерами подвода топлива. Штуцеры подвода топлива размещены во внешнем контуре. К штуцерам присоединяются трубопроводы подвода топлива, имеющие элементы крепления с корпусом наружного контура (на фигурах не показаны). Топливные коллекторы выполнены за одно целое с корпусом, имеющим в плоскости поперечного сечения, преимущественно, прямоугольную форму, выбранную из расчета обеспечения беспрепятственного тока газа в проточной части форсажной камеры. Выполнение топливных коллекторов за одно целое с корпусом может быть осуществлено, например, следующим образом. В корпусе кольцевой детали, имеющей в плоскости поперечного сечения прямоугольную форму, выполняются пазы. Далее, на пазы, выполненные в корпусе детали, устанавливаются металлические ленты и свариваются с корпусом с образованием неразъемной конструкции в виде единого неразъемного корпуса с кольцевыми каналами внутри, выполняющими функцию топливных коллекторов. Топливные коллекторы, выполненные за одно целое с корпусом, скомпонованы последовательно друг за другом. Корпус, посредством элементов крепления, соединен с одной стороны с верхней обечайкой диффузора, а с другой - с креплением верхнего кольцевого стабилизатора пламени. Указанное соединение, образует непрерывный разделитель потоков вплоть до теплозащитного экрана форсажной камеры. Помимо этого, верхний кольцевой и радиальные карбюраторные стабилизаторы объединены в узел, имеющий крепление только к корпусу, который выполнен за одно целое с топливными коллекторами.The fuel supply unit in the afterburner of the turbojet bypass engine contains fuel manifolds with fuel supply fittings. Fuel supply fittings are located in the external circuit. Fuel supply pipelines are attached to the fittings, having fastening elements with an outer loop body (not shown in the figures). Fuel collectors are made in one piece with the body, having in the plane of the cross section, mainly a rectangular shape, selected on the basis of ensuring unhindered gas flow in the flow part of the afterburner. The implementation of the fuel manifolds in one piece with the housing can be carried out, for example, as follows. In the case of the annular part having a rectangular shape in the plane of the cross section, grooves are made. Further, metal strips are mounted on the grooves made in the body of the part and welded to the body to form an integral structure in the form of a single integral body with annular channels inside that serve as fuel collectors. Fuel manifolds, made in one piece with the body, are arranged sequentially one after another. The housing, by means of fastening elements, is connected on one side with the upper shell of the diffuser, and on the other, with the fastening of the upper annular flame stabilizer. The specified connection forms a continuous flow separator up to the heat shield of the afterburner. In addition, the upper annular and radial carburetor stabilizers are combined into a unit that is fastened only to the body, which is made in one piece with the fuel collectors.

Расположение узла подачи топлива в форсажную камеру позволяет избежать загромождения внутреннего контура (горячей части) и внешнего контура форсажной камеры (холодной части) за счет того, что топливные коллекторы выполнены за одно целое с корпусом. Выполнение топливных коллекторов за одно целое с корпусом и соединение данного корпуса с верхней обечайкой диффузора и с креплением верхнего кольцевого стабилизатора пламени приводят к существенному уменьшению потерь полного давления в проточной части форсажной камеры. Уменьшение потерь полного давления достигается за счет перемещения коллекторов с проточной части внутреннего контура на границу внутреннего и внешнего контура и исключения необходимости использовать громоздкую систему креплений и подвесов для их монтажа в форсажной камере. Предлагаемое расположение узла подачи топлива в форсажную камеру позволяет применить в конструкции корпуса наружного контура титановые сплавы, например, ВТ20, что приведет к снижению массы форсажной камеры. В предложенной конструкции существенно упрощается подвод топлива к топливным коллекторам по сравнению с топливными коллекторами в виде кольцевых трубок. Кроме того, топливные коллекторы граничат с внутренним контуром форсажной камеры, что оптимизирует температуру топлива в коллекторах и дает возможность снизить вероятность коксообразования, особенно для двигателей с малой степенью двухконтурности. Учитывая, что температура горячего газа, например, на «земном» режиме, может составлять до 1000°C, температура стенки коллекторов становится существенно выше температуры стенки (370°C), приводящей к коксообразованию.The location of the fuel supply unit in the afterburner allows you to avoid clutter of the internal circuit (hot part) and the external circuit of the afterburner (cold part) due to the fact that the fuel collectors are made in one piece with the body. The implementation of the fuel manifolds in one piece with the housing and the connection of this housing with the upper shell of the diffuser and with the fastening of the upper ring flame stabilizer lead to a significant reduction in the total pressure loss in the flow part of the afterburner. Reducing the total pressure loss is achieved by moving the collectors from the flow part of the internal circuit to the boundary of the internal and external circuit and eliminating the need to use a bulky system of mounts and suspensions for their installation in the afterburner. The proposed location of the fuel supply unit in the afterburner allows the use of titanium alloys, for example, VT20, in the design of the body of the outer loop, which will lead to a decrease in the mass of the afterburner. The proposed design greatly simplifies the supply of fuel to the fuel collectors in comparison with fuel manifolds in the form of annular tubes. In addition, the fuel collectors border the internal contour of the afterburner, which optimizes the temperature of the fuel in the collectors and makes it possible to reduce the likelihood of coke formation, especially for engines with a low bypass ratio. Considering that the temperature of hot gas, for example, in the “terrestrial” mode, can be up to 1000 ° C, the temperature of the collector wall becomes significantly higher than the wall temperature (370 ° C), leading to coke formation.

Работа устройства заключается в следующем. При включении форсажной камеры через подвижное соединение в корпусе наружного контура и штуцеры подвода топлива 4 осуществляется подача топлива в кольцевые топливные коллекторы. На внутренней стенке топливных коллекторов при помощи сварных соединений смонтированы топливные распылители, например, радиально направленные под определенным углом к оси двигателя. Через форсунки в распылителях топливо попадает в проточную часть форсажной камеры.The operation of the device is as follows. When you turn on the afterburner through a movable connection in the housing of the outer circuit and the fuel supply fittings 4, fuel is supplied to the annular fuel manifolds. Welded joints are mounted on the inner wall of the fuel manifolds using welded joints, for example, radially directed at a certain angle to the axis of the engine. Through nozzles in the sprayers, fuel enters the flow part of the afterburner.

Топливо из пускового коллектора (ближний к стабилизатору), расположенного рядом с верхним стабилизатором пламени, подается в карбюраторы стабилизаторов. Обогащенная топливовоздушная смесь из карбюраторов попадает в зону обратных токов, располагающуюся за стабилизаторами по потоку газа, где она смешивается с газом и образует смесь, близкую к стехиометрической. В зоне обратных токов происходит воспламенение смеси от запального устройства, например от свечи. Далее происходит розжиг форсажной камеры. По мере увеличения степени форсирования двигателя, например при перемещении ручки управления двигателем, топливо подается в остальные топливные коллекторы. Далее происходит распыление топлива через распылители с форсунками. Топливо, попадая за стабилизаторы, обеспечивает его сжигание и получение дополнительной тяги двигателя. Учитывая, что корпус с топливными коллекторами 2 располагается на границе внешнего и внутреннего контура, он выполняет также роль разделителя потока, который может быть характерен, например, для двигателя с малой степенью двухконтурности. При этом, в отличие от подачи топлива через трубчатые коллекторы, из-за отсутствия подвесов и других элементов крепления коллекторов, практически отсутствует загромождение проточной части как внешнего, так и внутреннего контура, что уменьшает потери полного давления газа, и, следовательно, двигатель имеет большую тягу.Fuel from the starting manifold (closest to the stabilizer), located next to the upper flame stabilizer, is fed into the stabilizer carburetors. The enriched air-fuel mixture from carburetors enters the reverse current zone located behind the stabilizers in the gas flow, where it mixes with the gas and forms a mixture close to stoichiometric. In the reverse current zone, the mixture ignites from the ignition device, for example, from a spark plug. Next, the afterburner is ignited. As the degree of boosting the engine increases, for example, when moving the engine control knob, fuel is supplied to the remaining fuel collectors. Next, the fuel is atomized through atomizers with nozzles. Fuel, getting behind the stabilizers, provides its combustion and additional engine thrust. Given that the housing with fuel manifolds 2 is located on the border of the external and internal circuit, it also acts as a flow separator, which may be characteristic, for example, for an engine with a low bypass ratio. In this case, unlike the fuel supply through the tubular manifolds, due to the absence of suspensions and other mounting elements for the manifolds, there is practically no clutter in the flow part of both the external and internal circuits, which reduces the loss of the total gas pressure, and therefore, the engine has a large cravings.

Claims (3)

1. Узел подачи топлива в форсажную камеру турбореактивного двухконтурного двигателя содержит топливные коллекторы со штуцерами подвода топлива, отличающийся тем, что топливные коллекторы выполнены за одно целое с корпусом, который посредством элементов крепления соединен с верхней обечайкой диффузора и с креплением верхнего кольцевого стабилизатора пламени.1. The unit for supplying fuel to the afterburner of a turbojet dual-circuit engine contains fuel manifolds with fuel supply fittings, characterized in that the fuel manifolds are made in one piece with the housing, which is connected via fasteners to the upper shell of the diffuser and to the mount of the upper ring flame stabilizer. 2. Узел подачи топлива по п. 1, отличающийся тем, что корпус в плоскости поперечного сечения имеет прямоугольную форму.2. The fuel supply unit according to claim 1, characterized in that the housing in the plane of the cross section has a rectangular shape. 3. Узел подачи топлива по п. 1, отличающийся тем, что топливные коллекторы выполнены кольцевыми.3. The fuel supply unit according to claim 1, characterized in that the fuel manifolds are circular.

Images