FAQ-камеры сгорания
Что такое камера сгорания?
Камера сгорания – это устройство для внутреннего сжигания топлива. Применимо как к воздушно-реактивному, так и ракетному двигателю. А так же для многих промышленных установок.
Какова конструкция камер сгорания?
В ВРД камеры сгорания бывают двух типов: трубчато-кольцевая и кольцевая.
Какая схема камер сгорания лучше, трубчато-кольцевая или кольцевая?
Трубчато-кольцевые камеры сгорания, в двигателях 21 века не применяются. Несомненно кольцевая камера гораздо лучше, так как в ней отсутствуют лишние элементы (жаровые трубы), а это снижает массу и улучшает эффективность. В пик отечественного газотурбостроения, конструктора пытались добиться хороших результатов, по эффективности сгорания топлива в камерах. В начале с трубчато-кольцевыми камерами было проще и лучше, так как был слабый опыт по кольцевым. Но постепенно разработали методику, материалы, конструкции и кольцевая камера сгорания стала занимать первое место.
Что представляют собой кольцевая и трубчато-кольцевая камеры сгорания?
В трубчато-кольцевой камере сгорания, по продольной оси двигателя (между компрессором и турбиной), устанавливаются жаровые трубы. В них имеются специальные распылительно-завихрительные форсунки, которые непрерывно подают топливо в центр жаровой трубы. Там оно смешивается с поступающим воздухом из компрессора и горит. Сами жаровые трубы, заключены в жаростойкий кожух, представляющий собой корпус камеры сгорания. Корпуса жаровых труб имеют множественные отверстия для поступания в них воздуха и создания теплового экрана. Так же все трубы имеющиеся в камере сгорания, соединяются между собой «телескопически». Через это соединение огонь проникает в другие трубы, если там по каким-то причинам топливо не воспламенилось.
Кольцевая камера сгорания, представляет собой полное кольцо, каплевидной формы (в разрезе), с таким же множеством отверстий для воздуха. Топливные форсунки располагаются со стороны компрессора по всей окружности (со стороны широкой части). Это заменило жаровые трубы. Из этого ясно, что конструкция такой камеры гораздо проще, легче и требует меньших затрат при создании: изготовление деталей, обработка, сборка, монтаж. Ну и в конечном итоге лучшие характеристики горения (отсутствуют лишние тела жаровых труб) и меньшее сопротивление воздуха.
Насколько высоки температуры горения топлива в камерах сгорания и из чего они изготавливаются?
Камеры сгорания и жаровые трубы, изготавливаются из жаропрочных сталей. Температуры горения топлива достигают более 2000 градусов Цельсия.
Как происходит воспламенение топлива?
Для воспламенения топлива устанавливаются свечи зажигания (в авиационной терминологии воспламенители). Их принцип работы такой же, как в поршневых ДВС - электродуговой. Но термин «система зажигания», в общем-то неприменим к ГТД, так как здесь требуется всего один раз поджечь топливо и процесс идёт до опустошения баков. Если по каким-то причинам происходит срыв пламени, свечи пытаются вновь поджечь топливо. То есть процесс горения в ГТД «статический» непрерывный.
Что такое срыв пламени?
Это такой момент, когда скорость течения воздуха (воздушно-топливной смеси) превышает скорость распространения огневого факела горения. То есть огонь попросту задувается.
В камерах сгорания формируется основная реактивная струя?
Камеры сгорания предназначены только для разогрева подаваемого воздуха компрессором и формирования рабочего тела. Рабочее тело (продукты горения смешанные с остальным воздухом), поступают на турбину, отдавая ей часть энергии для вращения компрессора и формируют реактивную струю в сопловом насадке.
Что такое тепловой экран?
Тепловое экранирование корпуса камер сгорания, её жаровой трубы, это специальный метод по минимизации воздействия особо высоких температур при горении топлива. Производится путём обдува трубы внутри и снаружи воздухом, нагнетаемым от компрессора. Именно та часть воздуха, которая практически не участвует в окислении топлива.
