[go: up one dir, main page]

RU2271460C2 - Gas-turbine turbofan engine - Google Patents

Gas-turbine turbofan engine Download PDF

Info

Publication number
RU2271460C2
RU2271460C2 RU2003132194/06A RU2003132194A RU2271460C2 RU 2271460 C2 RU2271460 C2 RU 2271460C2 RU 2003132194/06 A RU2003132194/06 A RU 2003132194/06A RU 2003132194 A RU2003132194 A RU 2003132194A RU 2271460 C2 RU2271460 C2 RU 2271460C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
turbine
stage
combustion chamber
engine according
Prior art date
Application number
RU2003132194/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003132194A (en
Inventor
Юрий Михайлович Агафонов (RU)
Юрий Михайлович Агафонов
Владимир Алексеевич Брусов (RU)
Владимир Алексеевич Брусов
Тать на Сергеевна Брусова (RU)
Татьяна Сергеевна Брусова
Николай Юрьевич Агафонов (RU)
Николай Юрьевич Агафонов
Екатерина Яковлевна Аблаева (RU)
Екатерина Яковлевна Аблаева
Александр Фёдорович Балымов (RU)
Александр Фёдорович Балымов
Рауф Каюмович Бобров (RU)
Рауф Каюмович Бобров
Эдуард Николаевич Беломестнов (RU)
Эдуард Николаевич Беломестнов
Лев Иванович Бурлаков (RU)
Лев Иванович Бурлаков
Александр Иванович Богданов (RU)
Александр Иванович Богданов
Нина Петровна Великанова (RU)
Нина Петровна Великанова
Анатолий Романович Голущенко (RU)
Анатолий Романович Голущенко
Фарит Кавиевич Закиев (RU)
Фарит Кавиевич Закиев
Владимир Дмитриевич Зазерский (RU)
Владимир Дмитриевич Зазерский
Раиф Ясавеевич Кадыров (RU)
Раиф Ясавеевич Кадыров
Александр Анатольевич Корнаухов (RU)
Александр Анатольевич Корнаухов
Елена Евгеньевна Коломыцева (RU)
Елена Евгеньевна Коломыцева
Николай Ильич Кузнецов (RU)
Николай Ильич Кузнецов
Виктор Георгиевич Кожин (RU)
Виктор Георгиевич Кожин
Сергей Анатольевич Ларюхин (RU)
Сергей Анатольевич Ларюхин
Валентина Петровна Лысова (RU)
Валентина Петровна Лысова
Станислав Гершевич Маргулис (RU)
Станислав Гершевич Маргулис
Тать на Ивановна Мальцева (RU)
Татьяна Ивановна Мальцева
Ильгиз Инсарович Мифтахов (RU)
Ильгиз Инсарович Мифтахов
Александр Павлович Мокшанов (RU)
Александр Павлович Мокшанов
Тамара Анатольевна Семёнова (RU)
Тамара Анатольевна Семёнова
Эдуард Львович Симкин (RU)
Эдуард Львович Симкин
Марат Ильдарович Шамсутдинов (RU)
Марат Ильдарович Шамсутдинов
Виктор Алексеевич Шустов (RU)
Виктор Алексеевич Шустов
Рафаэль Махмутович Хамитов (RU)
Рафаэль Махмутович Хамитов
Василий Васильевич Ильюшкин (RU)
Василий Васильевич Ильюшкин
Надежда Васильевна Коробова (RU)
Надежда Васильевна Коробова
Светлана Юрьевна Тонких (RU)
Светлана Юрьевна Тонких
Original Assignee
Юрий Михайлович Агафонов
Владимир Алексеевич Брусов
Николай Юрьевич Агафонов
Татьяна Сергеевна Брусова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Михайлович Агафонов, Владимир Алексеевич Брусов, Николай Юрьевич Агафонов, Татьяна Сергеевна Брусова filed Critical Юрий Михайлович Агафонов
Priority to RU2003132194/06A priority Critical patent/RU2271460C2/en
Publication of RU2003132194A publication Critical patent/RU2003132194A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2271460C2 publication Critical patent/RU2271460C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft industry.
SUBSTANCE: proposed gas-turbine turbofan engine has fan, high-speed compressor, combustion chamber with ball-torus convector, two stage turbine connected through shaft with fan and through step-up gear with high-speed compressor, reaction nozzle and reheat unit. Engine is furnished also with air-hydrogen heat exchanger of torus design, turboexpander, steam generator and liquid-propellant engine. Torus heat exchanger is arranged between first and second stages of high-speed compressor. Turboexpander is arranged between middle support and combustion chamber. Steam generator is made integral with turbine guide nozzle assembly. Liquid-propellant engine is arranged after turbine along engine axis and it contains ball-type steam-gas generator inside combustion chamber.
EFFECT: increased thrust at all heights and duties.
14 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к авиационным турбореактивным вентиляторным двигателям. Двигатель предназначен для использования в качестве силовой установки самолета-носителя "Россия" - Универсальной Авиационно-Космической Транспортной Системы (УАКТС) многоразового применения, горизонтального взлета с водной поверхности и посадки самолета-носителя на водную поверхность. После отработки ресурса двигатель может быть использован в газонефтеперекачивающей, водоперекачивающей, энергодобывающей отраслях народного хозяйства.The invention relates to the field of engine manufacturing, in particular to aircraft turbojet fan engines. The engine is intended for use as a power unit of the Rossiya carrier aircraft - the Universal Aviation and Space Transport System (UAKTS) of reusable use, horizontal take-off from the water surface and landing of the carrier aircraft on the water surface. After working out the resource, the engine can be used in the gas and oil pumping, water pumping, energy producing sectors of the national economy.

Близким техническим решением к изобретению является двухконтурный турбореактивный двигатель, содержащий установленный на входе общий для двух контуров вентилятор и последовательно расположенные во внутреннем контуре компрессор, камеру сгорания, двухступенчатую турбину, связанную с компрессором и вентилятором посредством вала и редуктора, реактивное сопло, теплообменник, пароводяной нагреватель (регенератор пара, см. 1045686, МПК 7 F 02 K 3/04,1994 г.).A close technical solution to the invention is a dual-circuit turbojet engine containing an inlet common fan for two circuits and a compressor sequentially located in the internal circuit, a combustion chamber, a two-stage turbine connected to the compressor and fan by means of a shaft and a reducer, a jet nozzle, a heat exchanger, and a steam-water heater (steam regenerator, see 1045686, IPC 7 F 02 K 3/4, 1994).

Недостатками этого двигателя являются низкий эффективный КПД и малая удельная тяга.The disadvantages of this engine are low effective efficiency and low specific thrust.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к изобретению (см. патент России N 2209329) является двухконтурный газотурбинный вентиляторный двигатель (ДГВД), содержащий двухрядный вентилятор, высокоскоростной компрессор (ВСК), камеру сгорания с шароторовым конвектором, двухступенчатую турбину, связанную валом с вентилятором и через мультипликатор с ВСК для обеспечения совместного вращения, пароводяной нагреватель, расположенный за турбиной по оси двигателя, воздушно-водородный, азотокислородный теплообменный аппарат, расположенный между первой и второй ступенями ВСК, форсажную камеру, сопло Лаваля.The closest technical solution (prototype) to the invention (see Russian patent N 2209329) is a double-circuit gas turbine fan engine (DGVD) containing a double-row fan, high-speed compressor (VSK), a combustion chamber with a charotor convector, a two-stage turbine connected by a shaft with a fan and through a multiplier with VSK to ensure joint rotation, a steam-water heater located behind the turbine along the engine axis, an air-hydrogen, nitrogen-oxygen heat exchanger located between the first and second stages of VSK, afterburner, Laval nozzle.

Недостатками этого двигателя являются: ограниченное понижение энтальпии газообразного воздуха, снижение тяги с увеличением высоты полета.The disadvantages of this engine are: a limited decrease in the enthalpy of gaseous air, a decrease in traction with increasing flight altitude.

Основной задачей предлагаемого изобретения является повышение тяги на всех эксплуатационных высотах и режимах работы двигателя. Задача решается следующими конструктивными мероприятиями:The main objective of the invention is to increase traction at all operational heights and engine operating modes. The problem is solved by the following constructive measures:

- за первой ступенью ВСК установлен воздушно-водородный теплообменник торовой конструкции;- behind the first stage of the VSK installed an air-hydrogen heat exchanger torus design;

- между средней опорой и камерой сгорания установлен турбодетандер с тепломассообменным аппаратом, в котором происходит разделение жидкого воздуха на газообразный азот и жидкий кислород;- a turboexpander with a heat and mass transfer apparatus is installed between the middle support and the combustion chamber, in which liquid air is separated into gaseous nitrogen and liquid oxygen;

- на двигателе установлен парогенератор, выполненный за одно целое с направляющим сопловым аппаратом турбины, и жидкостно-ракетный двигатель, расположенный за турбиной по оси двигателя;- a steam generator is installed on the engine, made in one piece with the guide nozzle apparatus of the turbine, and a liquid-rocket engine located behind the turbine along the axis of the engine;

- жидкостно-ракетный двигатель, расположенный за турбиной по оси двигателя, содержит внутри камеры сгорания паровоздушный генератор шаровой формы;- a liquid-rocket engine located behind the turbine along the axis of the engine contains inside the combustion chamber a ball-shaped steam-air generator;

- на ободе колеса последней ступени высокоскоростного компрессора расположены рабочие лопатки "стартер-турбины", имеющей канал подвода сжатого воздуха от стационарной аэродромной установки и от соседней силовой установки при запуске двигателя в воздухе;- on the wheel rim of the last stage of the high-speed compressor are located the working blades of the “starter-turbine”, which has a channel for supplying compressed air from a stationary aerodrome installation and from a neighboring power plant when the engine is started in air;

- паровоздушный генератор шаровой формы, расположенный внутри камеры сгорания ЖРД, соединен трубопроводами с полостью за высокоскоростным компрессором, по которым подается сжатый воздух для ускорения образования паровоздушной смеси;- a ball-shaped steam-air generator located inside the LRE combustion chamber is connected by pipelines to a cavity behind a high-speed compressor, through which compressed air is supplied to accelerate the formation of a steam-air mixture;

- первая ступень высокоскоростного компрессора выполнена комбинированной, к осевой ступени добавлена центробежная ступень сжатия, при этом на дисках выполнены ребра жесткости, а в дисках второй и последующих осевых ступеней имеются отверстия для прохода воздуха от центростремительной расширяющейся ступени турбодетандера к центробежной ступени сжатия первой комбинированной ступени ВСК;- the first stage of the high-speed compressor is made combined, the centrifugal compression stage is added to the axial stage, the stiffeners are made on the disks, and the disks of the second and subsequent axial stages have holes for air to pass from the centripetal expanding stage of the turboexpander to the centrifugal compression stage of the first combined stage of the VSK ;

- камера сгорания жидкостно-ракетного двигателя имеет рубашку охлаждения продуктами сгорания газообразного водорода, а критическое сечение сопла дополнительно охлаждается газообразным водородом;- the combustion chamber of a liquid-rocket engine has a cooling jacket for the combustion of gaseous hydrogen, and the critical section of the nozzle is additionally cooled by gaseous hydrogen;

- в средней опоре двигателя смонтированы трубы для прохода воздуха от расширительной центростремительной ступени турбодетандера к центробежной ступени сжатия первой комбинированной ступени ВСК;- pipes for air passage from the expansion centripetal stage of the turboexpander to the centrifugal compression stage of the first combined stage of the VSK are mounted in the middle engine mount;

- в коллекторе пара, расположенном на корпусе камеры сгорания, установлены два ряда форсунок подачи пара в камеру сгорания для осуществления интенсивного смешения с потоком холодного воздуха первого контура двигателя и продуктами горения водорода, выходящими из шароторового конвектора;- in the steam collector located on the body of the combustion chamber, two rows of nozzles for supplying steam to the combustion chamber are installed for intensive mixing with the cold air stream of the engine primary circuit and hydrogen combustion products leaving the charotor convector;

- главный вал (вентилятор-турбина) двигателя установлен на подшипниках скольжения, что повышает его продольную жесткость;- the main shaft (fan-turbine) of the engine is mounted on sliding bearings, which increases its longitudinal stiffness;

- двигатель имеет раздельное капотирование входного и выходного устройств, объединенных в одно целое решетчатым заборником, входящим в силовую схему двигателя, через который наружный воздух поступает в форсажную камеру в то время, когда открываются створки на входе в двигатель, перепускающие часть засасываемого воздуха из второго контура в первый при подъеме на высоту;- the engine has separate bonding of the input and output devices, integrated into one by a trellised intake entering the power circuit of the engine, through which external air enters the afterburner at the time when the valves at the engine inlet open, bypassing part of the intake air from the secondary circuit the first when climbing to a height;

- пусковой топливный коллектор двигателя выполнен двухканальным, один канал служит для пускового топлива, второй - для подачи паровоздушной смеси на номинальном режиме;- the starting fuel manifold of the engine is made of two channels, one channel serves for starting fuel, the second - for supplying the steam-air mixture in nominal mode;

- жидкостно-ракетный двигатель пятой крепится к раме, а его сопло своим выходным фланцем крепится к заднему фланцу стекателя сопла Лаваля;- the fifth rocket engine is attached to the frame, and its nozzle, with its output flange, is attached to the rear flange of the Laval nozzle stacker;

- вентилятор выполнен с четным числом лопастей, расположенных в два ряда с частичным заходом лопастей второго ряда в межлопастные полости лопастей первого ряда;- the fan is made with an even number of blades arranged in two rows with a partial entry of the second row of blades into the inter-blade cavities of the first row of blades;

- в парогенераторе, выполненном за одно целое с направляющим сопловым аппаратом турбины, имеются отверстия, предназначенные для организации пленочного охлаждения полок и ножек лопаток первой ступени турбины, а также отверстия, соединяющие кольцевые полости с коллектором пара.- in the steam generator, made in one piece with the guide nozzle apparatus of the turbine, there are holes designed to organize film cooling of the shelves and legs of the blades of the first stage of the turbine, as well as holes connecting the annular cavity with the steam collector.

На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого двигателя.Figure 1 shows a longitudinal section of the proposed engine.

На фиг.2 изображена камера сгорания двигателя.Figure 2 shows the combustion chamber of the engine.

На фиг.3 изображена плита камеры сгорания.Figure 3 shows the plate of the combustion chamber.

На фиг.4 изображена головка камеры сгорания с парогенератором.Figure 4 shows the head of the combustion chamber with a steam generator.

На фиг.5 изображен турбодетандер со средней опорой двигателя.Figure 5 shows a turboexpander with a middle engine mount.

На фиг.6 изображен элемент А фиг.1.Figure 6 shows element A of figure 1.

На фиг.7 - сечение А11 фиг.6.In Fig.7 is a section A 1 -A 1 Fig.6.

На фиг.8 изображен продольный разрез ЖРД.On Fig shows a longitudinal section of the rocket engine.

На фиг.9 - вид Б фиг.8.In Fig.9 is a view B of Fig.8.

На фиг.10 изображено сечение по лопастям первого и второго ряда вентилятора.Figure 10 shows a section along the blades of the first and second row of the fan.

На фиг.11 изображено входное устройство в водородный двигатель.11 shows an input device to a hydrogen engine.

Двухконтурный газотурбинный вентиляторный двигатель содержит двухрядный шестнадцати лопастной вентилятор изменяемого шага 1, высокоскоростной компрессор (ВСК) 2, камеру сгорания 3, двухступенчатую турбину 4, приводящую во вращение вентилятор и через мультипликатор 5 ВСК2, реактивное сопло 6. Для повышения энерговооруженности и КПД двигателя на нем установлены:The double-circuit gas turbine fan engine contains a double-row sixteen-blade variable-pitch fan 1, a high-speed compressor (VSC) 2, a combustion chamber 3, a two-stage turbine 4, which rotates the fan and through a multiplier 5 VSC2, a jet nozzle 6. To increase the power supply and engine efficiency on it installed:

- воздушно-водородный теплообменник 7 торовой конструкции, размещенный между первой и второй ступенями ВСК;- air-hydrogen heat exchanger 7 torus design, located between the first and second stages of the VSC;

- турбодетандер 8 с тепломассообменным аппаратом 35, расположенным между средней опорой 26 и камерой сгорания 3;- a turboexpander 8 with a heat and mass transfer apparatus 35 located between the middle support 26 and the combustion chamber 3;

- жидкостно-ракетный двигатель (ЖРД) 10, расположенный за турбиной 4 по оси двигателя, содержит внутри камеры сгорания парогазогенератор шаровой формы.- liquid-rocket engine (LRE) 10, located behind the turbine 4 along the axis of the engine, contains inside the combustion chamber a gas-vapor generator of spherical shape.

На ободе диска последней ступени ВСК расположены рабочие лопатки 11 "стартер-турбины" (см.фиг.1), имеющие канал 12 для подвода сжатого воздуха от стационарной аэродромной установки или от соседнего двигателя при запуске его в воздухе.On the rim of the disk of the last stage of the VSK are located the rotor blades 11 of the "starter-turbine" (see Fig. 1), having a channel 12 for supplying compressed air from a stationary aerodrome installation or from a neighboring engine when it is launched in the air.

Камера сгорания 3 (фиг.2) сварная, внутри содержит конвектор шароторовой конструкции 15, кольцевая предназначена для образования и горения топливопаровоздушной смеси. Содержит силовой корпус 14, конвектор шароторовой конструкции. Полость, образованная между корпусом 14 и шароторовым конвектором 15, является активной зоной смешения, где осуществляется конвективный теплообмен горящих газов, выходящих из шароторового конвектора 15 с основным воздушным потоком ВСК, чем достигается выравнивание температурного поля перед турбиной 4. На корпусе камеры сгорания 14 расположен пусковой двухканальный топливный коллектор 16. Пусковое топливо подается в канал 17. Коллектор 19 имеет два ряда форсунок 20 для подачи пара в камеру сгорания 3. Отверстия 21 парогенератора 13 (см.фиг.4) служат для организации пленочного охлаждения полок и ножек лопаток первой ступени турбины 4, а отверстия 83 соединяют внешнюю кольцевую полость с коллектором пара 82, охватывающего внешнюю кольцевую полость парогенератора. Силовой корпус 14 камеры сгорания связан с силовой рамой 22 шароторового конвектора 15. На пусковом топливном коллекторе 16 установлены пусковые форсунки 23. Плита 24 шароторового конвектора, на которой расположены форсунки 25, выполнена разъемной от корпуса шароторового конвектора 15.The combustion chamber 3 (FIG. 2) is welded, inside it contains a convector of the charotor structure 15, the annular one is intended for the formation and combustion of a fuel-air mixture. It contains a power casing 14, a convector of the ball joint design. The cavity formed between the casing 14 and the charotor convector 15 is an active mixing zone, where convective heat transfer of burning gases leaving the charotor convector 15 with the main air stream of the VSK is carried out, thereby achieving equalization of the temperature field in front of the turbine 4. On the casing of the combustion chamber 14 is located the starting two-channel fuel manifold 16. Starting fuel is supplied to the channel 17. The collector 19 has two rows of nozzles 20 for supplying steam to the combustion chamber 3. The holes 21 of the steam generator 13 (see figure 4) serve for the organization of film cooling of the shelves and legs of the blades of the first stage of the turbine 4, and the holes 83 connect the outer annular cavity to the steam collector 82, covering the outer annular cavity of the steam generator. The power housing 14 of the combustion chamber is connected with the power frame 22 of the charotor convector 15. On the starting fuel manifold 16, starting nozzles 23 are installed. The plate 24 of the charotor convector, on which the nozzles 25 are located, is made detachable from the case of the charotor convector 15.

Турбодетандер 8 (см.фиг.1 и 5) расположен за средней опорой 26. Он содержит два колеса, установленных на опорах, вращающихся на подшипниках качения. Первое колесо (левое) имеет две центростремительные (расширяющиеся) ступени 27 и 28. Ступень 27 подает часть воздуха, забираемого за первой ступенью ВСК, через окна перепуска 29 на центробежную (нагнетающую) ступень 30, выполненную заодно целое с диском 31 осевой ступени 32 ВСК. Ступень 28 подает большую часть жидкого воздуха в тепломассообменный аппарат 35, где он разделяется на газообразный азот и жидкий кислород. Второе колесо (правое) турбодетандера имеет также две ступени, одна из них 33 - центробежная (нагнетающая) отбирает жидкий кислород из тепломассообменника 35, а центростремительная (расширяющаяся) ступень 34 направляет охлажденный воздух на диски и лопатки турбины 4 с целью их охлаждения. Тепломассообменник 35 имеет фланец отбора газообразного азота 36. Оба колеса приводятся во вращение лопатками 37 и 38, работающими в турбинном режиме, используя энергию скоростного воздушного потока первого контура двигателя. В дисках ВСК второй, третьей и последующих ступеней выполнены отверстия 39, через которые охлажденный воздух от ступени 27 поступает к ступени 30. При запуске двигателя на старте воздух подводится от стационарной аэродромной установки к фланцу 40. При запуске двигателя в воздухе в канал 12 подается воздух от соседнего двигателя. На дисках всех ступеней компрессора и турбины выполнены ребра жесткости 41.Turbo expander 8 (see Figs. 1 and 5) is located behind the middle support 26. It contains two wheels mounted on bearings that rotate on rolling bearings. The first wheel (left) has two centripetal (expanding) steps 27 and 28. Step 27 delivers part of the air taken after the first stage of the VSK through the bypass windows 29 to the centrifugal (pumping) stage 30, which is integral with the disk 31 of the axial stage 32 of the VSK . Stage 28 delivers most of the liquid air to the heat and mass transfer apparatus 35, where it is separated into gaseous nitrogen and liquid oxygen. The second wheel (right) of the turboexpander also has two stages, one of them 33 - centrifugal (pumping) takes liquid oxygen from the heat and mass exchanger 35, and the centripetal (expanding) stage 34 directs the cooled air to the disks and blades of the turbine 4 with the aim of cooling them. The heat and mass exchanger 35 has a nitrogen gas extraction flange 36. Both wheels are driven into rotation by the blades 37 and 38 operating in turbine mode using the energy of the high-speed air flow of the primary engine circuit. Openings 39 are made in the VSK disks of the second, third, and subsequent stages, through which cooled air from stage 27 enters stage 30. When starting the engine at start, air is supplied from the stationary airfield installation to flange 40. When starting the engine in the air, air is supplied to channel 12 from an adjacent engine. On the disks of all stages of the compressor and turbine, stiffeners 41 are made.

За первой комбинированной ступенью ВСК расположен теплообменник 7 торовой конструкции, имеющий сверху клапаны 43, через которые часть испаряющегося газообразного водорода поступает в проточную часть ВСК, понижая дополнительно энтальпию воздуха, проходящего через первый контур двигателя. Теплообменник 7 на внешней и внутренней поверхностях имеет направляющие лопатки 44 (см.рис. 7).Behind the first combined stage of the HSC, a torus-type heat exchanger 7 is located, having valves 43 above, through which part of the vaporized hydrogen gas enters the flow part of the HSC, further reducing the enthalpy of air passing through the first motor circuit. The heat exchanger 7 on the outer and inner surfaces has guide vanes 44 (see figure 7).

Для повышения лобовой тяги, полетного КПД и снижения шума двухрядный вентилятор изменяемого шага (см.фиг.10) выполнен с четным числом лопастей. Лопасти второго ряда 45 на определенный размер входят в межлопастное пространство лопастей первого ряда 46.To increase frontal thrust, flight efficiency and reduce noise, a two-row variable-pitch fan (see figure 10) is made with an even number of blades. The blades of the second row 45 to a certain size are included in the inter-blade space of the blades of the first row 46.

В средней опоре 26 расположены трубы 47 перепуска воздуха от центростремительной расширяющейся ступени 27 турбодетандера к центробежной ступени сжатия 30 комбинированной первой ступени ВСК.In the middle support 26, air bypass pipes 47 are arranged from the centripetal expanding stage of the turboexpander 27 to the centrifugal compression stage 30 of the combined first stage of the VSK.

Главный вал "вентилятор-турбина" двигателя вращается на подшипниках скольжения 48 (см.фиг.5), размещенных в его передней, средней и задней опорах, имея следующие преимущества в сравнении с подшипниками качения:The main shaft of the fan-turbine of the engine rotates on sliding bearings 48 (see Fig. 5) located in its front, middle and rear bearings, having the following advantages compared to rolling bearings:

- значительно снижается шум двигателя на режиме дросселирования;- significantly reduces engine noise in throttle mode;

- он менее чувствителен к ударным нагрузкам;- it is less sensitive to shock loads;

- имеет малое гидравлическое сопротивление при высоких скоростях вращения;- has low hydraulic resistance at high speeds;

- прост по конструкции;- simple in design;

- повышает продольную жесткость двигателя;- increases the longitudinal stiffness of the engine;

- меньше нагрев от трения;- less heat from friction;

- меньший вес.- less weight.

Двигатель имеет раздельное капотирование входного и выходного устройств, объединенных в одно целое решетчатым воздухозаборником 49, входящим в силовую схему двигателя, причем решетчатый воздухозаборник закапотирован (не показано) створками, открывающимися гидроцилиндрами. Входное устройство - регулируемое (см. фиг.12), позволяющее с подъемом на высоту изменять степень двухконтурности для уменьшения темпа падения тяги, создаваемой первым контуром. Высокая степень эжекции реактивного сопла позволяет подсасывать наружный воздух во второй контур через открытые створки решетчатого воздухозаборника, чем обеспечивается дополнительное поступление воздуха, необходимого для включения в работу ПВРД на всех режимах, включая и взлетный, чтобы получить большую тягу.The engine has separate cowling of the input and output devices, integrated into one by the lattice air intake 49 included in the power circuit of the engine, and the lattice air intake is capotated (not shown) by shutters opening with hydraulic cylinders. The input device is adjustable (see Fig. 12), which allows you to change the bypass ratio with a rise to a height to reduce the rate of thrust drop created by the first circuit. A high degree of ejection of the jet nozzle allows the external air to be sucked into the second circuit through the open gates of the air intake grill, which provides an additional supply of air necessary for inclusion in the ramjet operation in all modes, including takeoff, in order to obtain greater thrust.

В двигателе разгрузка высокоскоростного компрессора от действия осевых сил осуществляется подводом сжатого воздуха по трубопроводам 50 в пространство между диском 31 и корпусом передней опоры двигателя.In the engine, the unloading of the high-speed compressor from the action of axial forces is carried out by supplying compressed air through pipelines 50 to the space between the disk 31 and the front engine support housing.

В двухконтурном газотурбинном вентиляторном двигателе за турбиной по оси расположен жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) 10, внутри камеры сгорания которого расположен парогазогенератор 52 шаровой конструкции. ЖРД имеет рубашку охлаждения 53, охлаждаемую продуктами сгорания водорода, а критическое сечение сопла дополнительно охлаждается газообразным водородом, который по трубам 54 поступает к форсункам 55, расположенным напротив клапанов подачи паровоздушной смеси 85. В головку камеры сгорания ЖРД через отверстия 56 подаются продукты сгорания водорода, выходящие за турбиной 4 и через окна 57 (см.фиг.9), поступающие в пространство под стекателем сопла Лаваля 58. По трубе 59 в парогазогенератор 52 подается воздух из-за последней ступени ВСК. ЖРД крепится пятой 60 головки камеры сгорания к раме 61 (см.фиг.9), а выходным фланцем 62 сопла камеры сгорания ЖРД - к фланцу 63 внутреннего стекателя 58 сопла Лаваля. На парогазогенераторе 52 (по оси) расположена форсунка 64, служащая для заполнения паровоздушной смесью камеры сгорания ЖРД, вступающая в работу с выходом двигателя на режим малого газа.In the dual-circuit gas turbine fan engine behind the turbine, an axis liquid-propellant rocket engine (LRE) 10 is located, inside the combustion chamber of which a steam-gas generator 52 of spherical construction is located. The liquid propellant rocket engine has a cooling jacket 53 cooled by the products of hydrogen combustion, and the critical section of the nozzle is additionally cooled by hydrogen gas, which is supplied through pipes 54 to nozzles 55 located opposite the steam-air mixture supply valves 85. The products of hydrogen combustion are fed into the head of the liquid fuel combustion chamber through openings 56, leaving the turbine 4 and through the windows 57 (see Fig. 9) entering the space under the drain of the Laval nozzle 58. Air is supplied through the pipe 59 to the steam and gas generator 52 because of the last stage of the VSC. The LRE mounts the fifth 60 head of the combustion chamber to the frame 61 (see figure 9), and the output flange 62 of the nozzle of the combustion chamber LRE - to the flange 63 of the inner runner 58 of the Laval nozzle. On the steam and gas generator 52 (along the axis) there is a nozzle 64, which serves to fill the air-fuel mixture of the LRE combustion chamber, which enters into operation with the engine entering the idle mode.

Система регулирования степени двухконтурности (см.фиг.12) включает створки 75 и 76 и гидроцилиндры 77 и 78.The bypass control system (see Fig. 12) includes sashes 75 and 76 and hydraulic cylinders 77 and 78.

Двигатель работает следующим образом: на старте к фланцу 40 коллектора 50 (см.фиг.5) от аэродромной установки подводится горячий сжатый воздух, который поступает на рабочие лопатки "стартер-турбины", а пусковой топливогазообразный водород подается в канал 17 топливного коллектора (см.фиг.2) и двухканальную форсунку 23 - двигатель выходит на малый газ. Далее топливо подается к штуцеру 79 (см.фиг.3) и каналу плиты 24 шароторового конвектора. В это же время подается пар к фланцу 80 коллектора 19, а через форсунки 20 он поступает далее в камеру сгорания, а по патрубкам в шароторовый конвектор 15. Пар к фланцу 80 поступает по трубам 81 от коллектора пара 82, отверстиями 83 связанным с парогенератором 13, выполненным за одно целое с полыми направляющими лопатками 84 турбины 4. В шароторовом конвекторе начинается горение водорода в смеси воздуха, поступающего из ВСК, и пара, поступающего из парогенератора 13. Пар подается также в канал 19 пускового коллектора и форсункам 23. Двигатель выходит на номинальный режим. На взлете топливо подается к форсункам камеры сгорания ЖРД и форсункам форсажной камеры двигателя. Одновременно паровоздушная смесь через клапаны 85 поступает в камеру сгорания ЖРД. На взлете двигатель развивает тягу не менее 150 т. С подъемом на высоту открываются створки 75 и 76 и воздух из второго контура поступает в первый, уменьшая тем самым темп снижения тяги, создаваемой первым контуром, а для устранения голодания форсажной камеры с подъемом на высоту открываются створки решетчатого заборника (не показаны), через которые происходит подсасывание наружного воздуха в форсажную камеру.The engine operates as follows: at the start, hot compressed air is supplied to the flange 40 of the collector 50 (see Fig. 5) from the airfield installation, which enters the working blades of the "starter-turbine", and the starting fuel-gas hydrogen is fed into the channel 17 of the fuel manifold (see .Fig. 2) and a two-channel nozzle 23 - the engine goes to idle. Next, the fuel is supplied to the fitting 79 (see figure 3) and the channel of the plate 24 of the sharotor convector. At the same time, steam is supplied to the flange 80 of the manifold 19, and through the nozzles 20 it goes further to the combustion chamber, and through the nozzles to the charotor convector 15. Steam to the flange 80 comes through pipes 81 from the steam collector 82, openings 83 connected to the steam generator 13 made in one piece with the hollow guide vanes 84 of the turbine 4. In the sharotor convector, the combustion of hydrogen begins in a mixture of air coming from the VSC and the steam coming from the steam generator 13. The steam is also fed into the channel 19 of the starting manifold and nozzles 23. The engine goes to nom tional regime. On take-off, fuel is supplied to the nozzles of the LRE combustion chamber and the nozzles of the afterburner of the engine. At the same time, the vapor-air mixture through the valves 85 enters the combustion chamber of the rocket engine. On take-off, the engine develops a thrust of at least 150 tons. With a rise to a height, the shutters 75 and 76 open and air from the second circuit enters the first circuit, thereby reducing the rate of decrease in traction created by the first circuit, and to open the afterburner’s starvation with a rise to a height, they open leaflets of the trellised intake (not shown), through which the intake of external air into the afterburner takes place.

Claims (14)

1. Двухконтурный газотурбинный вентиляторный двигатель, содержащий вентилятор, высокоскоростной компрессор (ВСК), камеру сгорания с шароторовым конвектором, двухступенчатую турбину, соединенную валом с вентилятором и через мультипликатор с высокоскоростным компрессором, реактивное сопло, форсажную камеру сгорания, отличающийся тем, что он снабжен воздушно-водородным теплообменником торовой конструкции, расположенным между первой и второй ступенями высокоскоростного компрессора, турбодетандером, расположенным между средней опорой и камерой сгорания, парогенератором, выполненным за одно целое с направляющим сопловым аппаратом турбины и жидкостно-ракетным двигателем, расположенным за турбиной по оси двигателя.1. A double-circuit gas turbine fan engine containing a fan, a high-speed compressor (VSK), a combustion chamber with a charotor convector, a two-stage turbine connected by a shaft with a fan and through a multiplier with a high-speed compressor, a jet nozzle, an afterburner, characterized in that it is equipped with an air - a torus-type hydrogen heat exchanger located between the first and second stages of a high-speed compressor, a turboexpander located between the middle support combustion chamber, a steam generator, formed integrally with the guide nozzle assembly of the turbine, and a liquid-propellant rocket engine, arranged downstream of the turbine of the motor axis. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что жидкостно-ракетный двигатель, расположенный за турбиной по оси двигателя, содержит внутри камеры сгорания парогазогенератор шаровой формы.2. The engine according to claim 1, characterized in that the liquid-rocket engine located behind the turbine along the axis of the engine contains inside the combustion chamber a steam-gas generator of a spherical shape. 3. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на ободе колеса последней ступени высокоскоростного компрессора расположены рабочие лопатки «стартер-турбины», имеющей канал для подвода сжатого воздуха от стационарной аэродромной установки или от соседнего двигателя при запуске его в воздухе.3. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that on the wheel rim of the last stage of the high-speed compressor are located the working blades of the “starter-turbine”, which has a channel for supplying compressed air from a stationary aerodrome installation or from a neighboring engine when it is launched in the air. 4. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что парогазогенератор, расположенный внутри камеры сгорания жидкостного-ракетного двигателя, соединен с высокоскоростным компрессором.4. The engine according to p. 3, characterized in that the gas generator located inside the combustion chamber of a liquid-rocket engine is connected to a high-speed compressor. 5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что первая ступень высокоскоростного компрессора выполнена комбинированной, к осевой ступени добавлена центробежная ступень, при этом на диске выполнены ребра жесткости, а в дисках второй и последующих ступеней имеются отверстия для прохода воздуха от центростремительной расширяющейся ступени турбодетандера к центробежной ступени сжатия ВСК.5. The engine according to claim 4, characterized in that the first stage of the high-speed compressor is made combined, a centrifugal stage is added to the axial stage, and stiffeners are made on the disk, and in the disks of the second and subsequent stages there are openings for air to pass from the centripetal expanding stage turboexpander to the centrifugal compression stage VSK. 6. Двигатель по п.5, отличающийся тем, что камера сгорания жидкостно-ракетного двигателя имеет рубашку охлаждения продуктами сгорания газообразного водорода, а критическое сечение сопла дополнительно охлаждается газообразным водородом.6. The engine according to claim 5, characterized in that the combustion chamber of a liquid-propellant rocket engine has a cooling jacket for the combustion of gaseous hydrogen, and the critical section of the nozzle is further cooled by gaseous hydrogen. 7. Двигатель п. 6, отличающийся тем, что в средней опоре смонтированы трубы для прохода воздуха от расширительной центростремительной ступени турбодетандера к центробежной ступени сжатия первой комбинированной ступени высокоскоростного компрессора.7. The engine of claim 6, characterized in that pipes for air passage from the expansion centripetal stage of the turboexpander to the centrifugal compression stage of the first combined stage of the high-speed compressor are mounted in the middle support. 8. Двигатель по п. 7, отличающийся тем, что в коллекторе пара, расположенном на корпусе камеры сгорания, установлены два ряда форсунок подачи пара в камеру сгорания.8. The engine according to claim 7, characterized in that in the steam manifold located on the housing of the combustion chamber, two rows of nozzles for supplying steam to the combustion chamber are installed. 9. Двигатель по п. 8, отличающийся тем, что главный вал (вентилятор-турбина) установлен на подшипниках скольжения.9. The engine according to claim 8, characterized in that the main shaft (fan-turbine) is mounted on sliding bearings. 10. Двигатель по п. 9, отличающийся тем, что он имеет раздельное капотирование входного и выходного устройств, объединенных в одно целое решетчатым заборником, входящим в силовую схему двигателя.10. The engine according to p. 9, characterized in that it has separate bonding of the input and output devices, combined into a single trellised intake, included in the power circuit of the engine. 11. Двигатель по п. 10, отличающийся тем, что пусковой топливный коллектор выполнен двухканальным, один канал служит для пускового топлива, а второй - для подачи паро-воздушной смеси на номинальном режиме.11. The engine according to claim 10, characterized in that the starting fuel manifold is made of two channels, one channel serves for starting fuel, and the second for supplying a steam-air mixture in nominal mode. 12. Двигатель по п. 11, отличающийся тем, жидкостно-ракетный двигатель пятой крепится к раме, а его сопло своим выходным фланцем крепится к заднему фланцу стекателя сопла Лаваля.12. The engine according to claim 11, wherein the fifth rocket engine is attached to the frame, and its nozzle is attached with its output flange to the rear flange of the Laval nozzle stacker. 13. Двигатель по п. 11, отличающийся тем, что вентилятор выполнен с четным числом лопастей, расположенных в два ряда с частичным заходом лопастей второго ряда в межлопаточные полости лопастей первого ряда. 13. The engine according to claim 11, characterized in that the fan is made with an even number of blades arranged in two rows with a partial entry of the second row of blades into the interscapular cavities of the first row of blades. 14. Двигатель по п. 13, отличающийся тем, что в парогенераторе пара, выполненном за одно целое с направляющим сопловым аппаратом турбины, имеются отверстия, предназначенные для организации пленочного охлаждения полок и ножек лопаток первой ступени турбины, а также отверстия, соединяющие кольцевые полости с коллектором пара. 14. The engine according to p. 13, characterized in that the steam generator, made in one piece with the guide nozzle apparatus of the turbine, has openings designed to organize film cooling of the shelves and legs of the blades of the first stage of the turbine, as well as openings connecting the annular cavities with steam collector.
RU2003132194/06A 2003-11-03 2003-11-03 Gas-turbine turbofan engine RU2271460C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003132194/06A RU2271460C2 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Gas-turbine turbofan engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003132194/06A RU2271460C2 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Gas-turbine turbofan engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003132194A RU2003132194A (en) 2005-05-20
RU2271460C2 true RU2271460C2 (en) 2006-03-10

Family

ID=35820050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003132194/06A RU2271460C2 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Gas-turbine turbofan engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2271460C2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320885C2 (en) * 2006-04-07 2008-03-27 Юрий Михайлович Агафонов Two-loop gas-turbine fan engine
RU2334893C1 (en) * 2006-12-21 2008-09-27 Дмитрий Александрович Новосельцев Combined jet engine (versions)
RU2375091C1 (en) * 2008-07-16 2009-12-10 Черников Арнольд Александрович Method for extinguishing of spot fires
RU2385270C1 (en) * 2008-10-14 2010-03-27 Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Jet engine frame
RU2463463C2 (en) * 2010-12-24 2012-10-10 Валерий Игнатьевич Гуров Combined power system
RU2609664C1 (en) * 2015-11-10 2017-02-02 Николай Борисович Болотин Return stage of rocket vehicle, method of its operation and gas turbine engine
RU2641191C1 (en) * 2016-12-26 2018-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Afterburner of the two-convention turboreactive engine
RU2657061C1 (en) * 2014-06-12 2018-06-08 Турбоден С.Р.Л. Turbine and method for expansion of working fluid
RU2710449C1 (en) * 2018-12-27 2019-12-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Universal turbo-expander generator set
US11840988B1 (en) 2023-03-03 2023-12-12 Venus Aerospace Corp. Film cooling with rotating detonation engine to secondary combustion

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2680832A1 (en) * 1991-09-03 1993-03-05 Gen Electric GAS TURBINE ENGINE HAVING IMPROVED AIR FLOW TAKING APPARATUS AND AIR FLOW TAKING APPARATUS FOR SUCH AN ENGINE.
US5317877A (en) * 1992-08-03 1994-06-07 General Electric Company Intercooled turbine blade cooling air feed system
RU1045686C (en) * 1981-10-26 1994-09-15 В.Ф. Шевцов By-pass engine
RU1584492C (en) * 1988-07-01 1994-09-30 Шевцов Валентин Федорович Two-circuit turbojet engine
RU2066777C1 (en) * 1992-11-17 1996-09-20 Шевцов Валентин Федорович Engine
RU2209329C2 (en) * 2001-04-05 2003-07-27 Брусов Владимир Алексеевич Turbofan engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1045686C (en) * 1981-10-26 1994-09-15 В.Ф. Шевцов By-pass engine
RU1584492C (en) * 1988-07-01 1994-09-30 Шевцов Валентин Федорович Two-circuit turbojet engine
FR2680832A1 (en) * 1991-09-03 1993-03-05 Gen Electric GAS TURBINE ENGINE HAVING IMPROVED AIR FLOW TAKING APPARATUS AND AIR FLOW TAKING APPARATUS FOR SUCH AN ENGINE.
US5317877A (en) * 1992-08-03 1994-06-07 General Electric Company Intercooled turbine blade cooling air feed system
RU2066777C1 (en) * 1992-11-17 1996-09-20 Шевцов Валентин Федорович Engine
RU2209329C2 (en) * 2001-04-05 2003-07-27 Брусов Владимир Алексеевич Turbofan engine

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320885C2 (en) * 2006-04-07 2008-03-27 Юрий Михайлович Агафонов Two-loop gas-turbine fan engine
RU2334893C1 (en) * 2006-12-21 2008-09-27 Дмитрий Александрович Новосельцев Combined jet engine (versions)
RU2375091C1 (en) * 2008-07-16 2009-12-10 Черников Арнольд Александрович Method for extinguishing of spot fires
RU2385270C1 (en) * 2008-10-14 2010-03-27 Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Jet engine frame
RU2463463C2 (en) * 2010-12-24 2012-10-10 Валерий Игнатьевич Гуров Combined power system
RU2657061C1 (en) * 2014-06-12 2018-06-08 Турбоден С.Р.Л. Turbine and method for expansion of working fluid
RU2609664C1 (en) * 2015-11-10 2017-02-02 Николай Борисович Болотин Return stage of rocket vehicle, method of its operation and gas turbine engine
RU2641191C1 (en) * 2016-12-26 2018-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Afterburner of the two-convention turboreactive engine
RU2710449C1 (en) * 2018-12-27 2019-12-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Universal turbo-expander generator set
US11840988B1 (en) 2023-03-03 2023-12-12 Venus Aerospace Corp. Film cooling with rotating detonation engine to secondary combustion

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003132194A (en) 2005-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Benini et al. Design, manufacturing and operation of a small turbojet-engine for research purposes
US5305616A (en) Gas turbine engine cooling system
US5392614A (en) Gas turbine engine cooling system
US10495001B2 (en) Combustion section heat transfer system for a propulsion system
US5680767A (en) Regenerative combustor cooling in a gas turbine engine
CN110043332A (en) Heat engine with cooled cooling air heat exchanger system
US20170009656A1 (en) Fan rotor for a turbo machine such as a multiple flow turbojet engine driven by a reduction gear
JPH02283846A (en) combination drive
US4183210A (en) Gas turbine engine powerplants
US20060086078A1 (en) Universal Carnot propulsion systems for turbo rocketry
US20190063313A1 (en) Disc Turbine Engine
US20210164660A1 (en) Rotating detonation combustion and heat exchanger system
RU2271460C2 (en) Gas-turbine turbofan engine
US6397577B1 (en) Shaftless gas turbine engine spool
US9995216B1 (en) Disc turbine engine
US3486340A (en) Gas turbine powerplant with means for cooling compressed air
EP0146624A1 (en) PROCESS FOR INTENSIFYING THE THERMAL ENERGY CYCLE AND JET ENGINES.
US8978387B2 (en) Hot gas path component cooling for hybrid pulse detonation combustion systems
EP4520939A1 (en) Selectable inlet for aircraft propulsion system heat exchanger
US20210199056A1 (en) Assisted engine start bleed system
US12098679B2 (en) Staged combustor
US3204403A (en) Jet propulsion gas turbine engines with selectively operable air cooling means
RU2271461C2 (en) Combination double-flow gas-turbine propeppeller-fan engine
RU2320885C2 (en) Two-loop gas-turbine fan engine
US20120151895A1 (en) Hot gas path component cooling for hybrid pulse detonation combustion systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091104