Результат интеллектуальной деятельности: Многоколлекторное устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано для управления подачей топлива в коллекторы основной и/или форсажной камер сгорания ГТД.

Известно устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащее топливные магистрали, каналы выхода в I и II коллекторы форсунок камеры сгорания, запорный клапан, соединенный с источником высокого давления и с каналом выхода в I коллектор, и распределительный клапан, который соединен с одной стороны с каналом выхода в I коллектор, а с другой - с каналом выхода во II коллектор, дополнительно введены шунтирующий и электромагнитный клапаны, причем запорный элемент шунтирующего клапана установлен с возможностью соединения канала выхода в I коллектор с каналом выхода во II коллектор, а полость управления шунтирующего клапана соединена с электромагнитным клапаном и через жиклер с источником постоянного давления (Патент RU №2616327, МПК F02C 7/22, публ. 14.04.2017).

Недостатком устройства является отсутствие возможности плавного повышения режима работы двигателя на запуске ввиду необходимости заполнения топливом второго коллектора после открытия распределительного клапана. Это приводит к ступенчатому запуску и, как следствие, к повышению времени запуска, снижает надежность запуска и срок службы пусковых устройств.

Известно устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, принятое за прототип, содержащее насосный блок, имеющий возможность соединения своим входом с топливным баком, а выходом - посредством основной топливной магистрали через распределитель - с дозаторами топлива в коллекторы камеры сгорания, новым является то, что как минимум один топливный коллектор имеет второй вход, соединенный первой дополнительной топливной магистралью с выходом насосного блока, и выход, соединенный второй дополнительный топливной магистралью с входом насосного блока, причем в дополнительных топливных магистралях установлены отсечные клапаны, при этом в первой дополнительной топливной магистрали может быть установлен регулятор давления топлива, связанный с датчиком давления газов в камере сгорания (Патент RU №148619, МПК F02C 9/26, публ. 10.12.2014).

Недостатком устройства является наличие отсечных клапанов в дополнительных магистралях, через которые осуществляется заполнение коллекторов недозированным топливом, что усложняет систему подачи топлива в камеру сгорания, снижает ее надежность. Кроме этого, на запуске двигателя давление топлива перед насосом может быть выше давления воздуха в камере сгорания. В этом случае недозированное топливо может перетекать в форсунки, что ухудшает стабильность запуска, снижает его надежность.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства подачи топлива, повышение надежности его работы, повышение надежности запуска двигателя на земле и в полете.

Техническая задача решается за счет того, что в многоколлекторном устройстве подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащем два и более топливных коллектора для подвода топлива к топливным форсункам, дозатор, согласно изобретению, между каждыми двумя последовательно подключаемыми топливными коллекторами дополнительно содержится соединительная магистраль с установленным в ней жиклером, с возможностью дозированного перетекания топлива из одного коллектора в другой на режимах запуска газотурбинного двигателя.

На фиг. 1 представлена схема устройства, где 1 - дозатор, 2 - топливные форсунки, 3 - первый коллектор, 4 - второй коллектор, 5 - дополнительная соединительная магистраль, 6 - жиклер, 7 - третий коллектор, 8 - дополнительная соединительная магистраль, 9 - жиклер.

На запуске двигателя во время раскрутки ротора компрессора высокого давления (КВД) пусковым устройством или при его авторотации в условиях полета топливо от дозатора 1 подается в первый коллектор 3 и группу топливных форсунок 2, запитываемую этим коллектором. Одновременно, под действием перепада давления между давлением топлива в коллекторе 3 и давлением в камере сгорания топливо поступает во второй коллектор 4 через дополнительную соединительную магистраль 5 с жиклером 6. Величина расхода топлива через дополнительную соединительную магистраль 5 определяется размером жиклера 6 и подбирается исходя из условия полного заполнения топливом коллектора 4 к моменту начала подачи топлива в коллектор 4 от дозатора 1 при раскрутке ротора КВД. Аналогичным образом осуществляется предварительное заполнение третьего коллектора 7 через дополнительную соединительную магистраль 8 с жиклером 9.

Применение двух и более коллекторов, запитывающих соответствующие группы топливных форсунок, позволяет более равномерно распределить топливо в камере сгорания по окружности на розжиге и при выходе газотурбинного двигателя на режим малого газа. Розжиг камеры сгорания осуществляется с помощью первого (пускового) коллектора. По мере увеличения оборотов ротора КВД происходит подключение последующих коллекторов. Для того чтобы исключить заброс температуры газа перед турбиной необходимо плавное подключение вторичных коллекторов. Для решения этой задачи между предыдущим и последующим коллекторами устанавливается дополнительная соединительная магистраль с жиклером. Предварительное заполнение коллектора осуществляется дозированным топливом через дополнительную магистраль. Размер жиклера подбирается таким образом, чтобы обеспечить заполнение коллектора топливом до форсунок на заданных оборотах ротора КВД. Это позволяет упростить конструкцию устройства подачи топлива, повысить его надежность, повысить стабильность запуска двигателя на земле и в полете.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить последовательное дозированное заполнение топливных коллекторов через соединительные магистрали с жиклерами, повысить надежность работы устройства подачи топлива и надежность процесса запуска двигателя в наземных и полетных условиях.