Повышение надежности и обеспечение требуемого уровня дымления камеры сгорания ТРДДФ

• Автор: Дьяченко, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение. Актуальность темы. Постановка задачи
Глава 1. Сравнительный анализ конструкций вариантов камер сгорания с внутренним топливным коллектором
1.1 Основные понятия и определения
1.2 Анализ конструкций исследуемых камер сгорания
1.2.1 Выбор схемы камеры сгорания
1.2.2 Параметры, выбираемые для проектирования
камер сгорания
1.2.3 Анализ вариантов проектируемых камер сгорания
и порядок расчета
1.3 Гидравлический расчет камеры сгорания
1.4 Тепловое состояние стенок жаровой трубы сравниваемых
камер сгорания
1.5 Оценка основных характеристик камер сгорания
1.6 Результаты расчёта НДС жаровых труб и оценка
статической прочности и циклической долговечности
Глава 2. Схемы камер сгорания с наружным топливным коллектором
2.1 Результаты испытаний камеры сгорания с выносным топливным коллектором. Результаты замера температурного поля
2.2 Результаты тензометрирования наружного топливного коллектора на двигателе
2.3 Результаты термометрирования наружного топливного коллектора на двигателе со штатной жаровой трубой
2.4 Результаты термометрирования штатной жаровой трубы
с наружным топливным коллектором на двигателе
Глава 3. Особенности работы двигателя с различными системами зажигания.
3.1 Усовершенствование системы зажигания камеры сгорания с модифицированной жаровой трубой на камерном стенде
3.1.1 Основные положения механизма воспламенения топливовоздушной смеси
3.1.2 Анализ существующих теорий воспламенения
3.1.3 Объект, методика испытаний. Результаты испытания...стр.89 Глава 4. Анализ изменений динамической напряжённости рабочих лопаток турбины высокого давления с вариантами конструкций
жаровой трубы
4.1. Анализ возбуждающих сил
4.2 Частотные характеристики и демпфирование колебаний лопаток
4.3 Результаты тензометрирования
Глава 5. Исследование температурного поля модифицированной камеры сгорания на камерном стенде
5.1 Результаты испытаний камеры сгорания с модифицированной
жаровой трубой и выносным топливным коллектором на
двигателе
5.2 Результаты испытания на камерном стенде
Глава 6. Экспериментальные исследования камер сгорания по образованию вредных примесей и уровню дымления модернизированной жаровой трубы высокоманевренного летательного аппарата
6.1 Проектирование на заданную эмиссию
6.2 Экспериментальная доводка камер сгорания
6.3 Анализ результатов исследования
6.4 Сравнительные испытания,модернизированной жаровой
трубой и жаровой трубы двигателя РД-ЗЗМК в составе
изделия
6.5 Описание экспериментальной установки
Заключение
Список использованной литературы
Введение. Актуальность темы. Постановка задачи.
В течение последних сорока лет хотя и постепенно, но непрерывно продолжался процесс совершенствования камер сгорания.
Тот факт, что многие камеры сгорания ГТД, находящиеся сейчас в эксплуатации, сходны по размерам, форме и общему виду с теми, которые разрабатывались много лет назад, не следует рассматривать как свидетельство недостаточного прогресса в этой области. Близкое внешнее сходство камер сгорания ГТД различных поколений обусловлено, в основном, требованием, чтобы их габариты — длина и площадь, поперечного сечения — укладывались в заданные пределы,, связанные с размерами других основных узлов двигателя, а также требованиями снижения до минимума потерь полного давления в диффузоре и обеспечения устойчивого горения в широком диапазоне изменения отношения топливо/воздух. Несмотря на усложнение условий работы — повышение рабочих давлений, температур и скоростей воздуха при входе, — камеры сгорания современных ГТД по-прежнему имеют близкую к 100 % полноту сгорания топлива во всем диапазоне рабочих режимов, при меньших потерях полного давления, сниженном уровне выброса вредных продуктов сгорания и при ресурсах, превышающих ресурсы многих других узлов двигателя.
Однако стремление к дальнейшему совершенствованию конструкции камер сгорания проявляется в настоящее время даже в большей степени, чем прежде. Разработка новых схем и конструкций необходима по-прежнему хотя бы для того, чтобы удовлетворять все более возрастающим требованиям к выбросу вредных веществ, а также к использованию в двигателях топлив ухудшенного качества. Выдвижение этих дополнительных условий не сопровождается, однако, каким-либо ослаблением традиционных требований к ресурсу, полям температуры и высотному запуску. Фактически, в связи с необходимостью повышения температур в горячей части двигателей, эти традиционные требования, за исключением высотности запуска, все более ужесточаются. С другой стороны,
полноты сгорания топлива, норм на выбросы вредных веществ и формирования требуемой радиальной эпюры температур газа на выходе.
Весь воздух, поступающий в жаровую трубу, можно условно разделить на отдельные характерные составляющие: на систему охлаждения, в фронтовое устройство, в зону горения и в зону смешения.
Для распределения расхода воздуха между зонами жаровой- трубы часто поступают следующим образом. Вначале выбирается режим сжигания топлива в расчетных условиях и определяется количество воздуха, поступающего в. зону горения. Например, при общем коэффициенте избытка воздуха на выходе из камеры сгорания акс = 3 при сжигании обедненной, топливовоздушной смеси в зоне горения с аГОр =1,5 в, неё необходимо подать 50% от общего количества воздуха, поступившего в камеру сгорания. Если выбрана концепция низкотемпературного сжигания обогащенной топливовоздушной смеси с «гор =0,6, то в зону горения необходимо подать 20% воздуха, здесь:
а=—— , где СТЬ0
Ов - расход воздуха через камеру сгорания (или зону горения) (кг/с);
От - расход топлива (кг/с);
Ь0 - стехиометрический коэффициент для воздуха и данного вида топлива (керосина).
Для используемых видов керосина (РТ, Т-6, ТС-1, Т-1) стехиометрический коэффициент для воздуха находится в диапазоне от 14,70 до 14,94.
Решение задачи по распределению воздуха между фронтовым устройством и основными отверстиями зоны горения сводится к отысканию компромиссного варианта, при котором обеспечивается максимальная однородность топливовоздушной смеси, надежность запуска и устойчивость горения во всем диапазоне работы двигателя. Противоречие между этими требованиям заключается в том, что с одной стороны увеличение расхода воздуха через фронтовое устройство способствует образованию более однородной топливовоздушной смеси, с другой стороны - это приводит к росту скорости