Газогенератор двигателя 8Д43 (лист 54)
Газогенератор двигателя 8Д4З, выполненного по замкнутой схеме, работает на основных компонентах топлива и вырабатывает газ с избытком окислителя. Генераторный газ служит рабочим телом турбины ТНА. После турбины газ поступает в основную камеру, где дожигается.
Генератор II-го типа (классификация НИИ-1), двухзонный, с поясом дополнительного ввода избыточного компонента (окислителя). Охлаждается газогенератор горючим.
Основные параметры газогенератора
компоненты топлива:
|
|
– окислитель
|
АТ
|
– горючее
|
НДМГ
|
расход компонентов, кг/с:
|
|
– окислителя, в т.ч.:
|
130,05
|
– – через головку
|
68,70
|
– – через смеситель
|
61,35
|
– горючего
|
5,6
|
весовое соотношение компонентов:
|
|
– у головки
|
12,25
|
– после смесителя
|
23,2
|
коэффициент избытка окислителя
|
|
– у головки
|
4,0
|
– после смесителя
|
7,58
|
давление газов, ата
|
|
– у головки
|
294,8
|
– после смесителя
|
291,8
|
температура газов (средняя), °C:
|
|
– у головки
|
1300
|
– после смесителя
|
490
|
удельная работоспособность газа (RT), кгс·м/кг
|
17 020
|
относительная расходонапряжённость сечения, г/(с·см2·ата)
|
|
– у головки
|
0,522
|
– после смесителя
|
0,962
|
вес
|
42
|
Газогенератор выполнен в виде неразъемного сварного агрегата и состоит из головки, охлаждаемой цилиндрической части и смесителя с неохлаждаемым корпусом.
Головка
Головка состоит из огневого днища,корпуса головки со средним днищем и сферического наружного днища.
В наружное днище вварена труба подвода окислителя к головке газогенератора. На конце трубы, расположенном в полости окислителя головки, профрезерованы два прямоугольных окна и приварен отражатель с отверстиями (сеч. ВВ и КК). Это обеспечивает уменьшение гидравлического удара при запуске газогенератора и выравнивание поля давлений в среде окислителя перед форсунками.
Полость горючего располагается между огневым и средним днищами и горючее в нее поступает из охлаждающего тракта через отверстия в бурте огневого днюца (сеч. ГГ).
На головке установлены 91 двухкомпонентная форсунка и 30 однокомпонентных форсунок окислителя пристеночного слоя (места I и II). Все форсунки центробежные с тангенциальными отверстиями (сеч. РР, ПП, ММ, ТТ) и расположены по концентрическим окружностям (сеч. ГГ). На рис. 3-13 и 3-14 показаны схема расположения форсунок на головке, их конструкция и геометрические размеры и результаты проливок форсунок водой. На рабочем режиме форсунки головки имеют параметры, приведенные в таблице 3-5.
Таблица 3-5
параметр
|
компоненты
|
форсунка ядра
|
форсунка
пристенка
|
GФ, г/с
|
О
|
616
|
418
|
|
Г
|
61,6
|
—
|
PФ., ат
|
О
|
20
|
20
|
|
Г
|
4,0
|
—
|
Рисунок 3-13
Рисунок 3-14
В центральной части полости горючего головки предусмотрен дефлектор. Уменьшая проходное сечение в зоне центральных форсунок ядра, дефлектор обеспечивает протекание горючего со скоростями, необходимыми для надежного охлаждения огневого днища.
Все детали головки связаны между собой аргоно-дуговой сваркой, а форсунки с днищами – пайкой.
На головке установлен штуцер (сеч. ЛЛ) замера давления и пульсаций окислителя перед форсунками.
Охлаждаемая цилиндрическая часть
Цилиндрическая часть состоит из двух оболочек, связанных между собой через гофрированные проставки с помощью пайки (сеч. СС).
Внутренняя стенка имеет приваренное к ней со стороны головки точеное кольцо большей толщины. Это обеспечивает качественный шов внутренней стенки с огневым днищем головки. Наружная оболочка приваривается к корпусу головки через накладку, состоящую из двух частей.
К накладке приваривается штуцер замера давления и пульсаций горючего на выходе из охлаждающего тракта газогенератора. Здесь же приваривается штуцер (сеч. ЖЖ), к которому присоединяется магистраль продувки перед запуском.
Смеситель с неохлаждаемым корпусом
Смеситель состоит из корпуса и приваренных к нему двух плоских днищ с форсунками. Между днищами расположена полость окислителя, который проходит туда из полости коллектора через отверстия в корпусе смесителя (сеч. ЕЕ).
Смеситель имеет 19 газожидкостных форсунок, по которым газ проходит из первой зоны газогенератора во вторую. Суммарная площадь проходного сечения газовых форсунок определялась из условия протекания газа со скоростями не более 100 м/с. Скорость газа ограничена допустимой величиной газодинамических потерь и эффективностью балластировки газа, идущего из первой зоны.
Балластировка газа осуществляется окислителем, проходящим через струйные форсунки газожидкостных форсунок и 36 центробежных однокомпонентных форсунок, установленных на переднем (по течению газа) днище смесителя. Жидкость впрыскивается через эти форсунки против направления газового потока. Эти предохраняет первое днище смесителя от прогара.
Все форсунки смесителя имеют сотовое расположение (сеч. ЕЕ).
На рис. 3-15 показана схема расположения форсунок, их геометрические размеры и параметры на рабочем режиме.
Рисунок 3-15
Результаты предварительной проливки форсунок смесителя по линии жидкого окислителя представлены в таблице 3-6.
Таблица 3-6
параметр
|
компоненты
|
двухкомпо-нентная газожидкостная
|
однокомпо-нентная
|
GФ, г/с
|
О
|
0,68
|
1,2
|
PФ., ат
|
О
|
19
|
19
|
Все форсунки устанавливаются в днищах с помощью пайки.
К корпусу смесителя приваривается неохлаждаемкй корпус второй зоны газогенератора. Он имеет цилиндрическую форму с плавным (по радиусам) переходом на меньший диаметр (см. газодинамический профиль).
Коллектор подвода окислителя к смесителю штампованный и состоит из двух частей.
К этому коллектору приварен штуцер замера давления окислителя. На цилиндрической части неохлаждаемого корпуса установлен штуцер замера давления газов после смесителя.
Корпус смесителя приваривается к внутренней оболочке охлаждаемой цилиндрической части и через силовую накладку – к наружной оболочке. Затем к обеим частям газогенератора приваривается коллектор подвода горючего с подводящим патрубком (сеч. НН). В силовой накладке имеются отверстия для прохода горючего в менрубашечный тракт наружного охлаждения.
Газогенератор заканчивается коленом с фланцем, по которому происходит стыковка (сварка) генератора с турбиной ТНА.
Настройка газогенератора по линии окислителя производится при проливке подбором дроссельной шайбы, установленной на входе в смеситель.
Затем устанавливается трубопровод подвода окислителя,который стыкуется с газогенератором по посадочным местам специальных наконечников и приваривается.
Запуск и работа
Запуск и срабатывание газогенератора производится следующим образом.
Окислитель по трубопроводу подвода поступает к головке и смесителю и впрыскивается в камеру газогенератора через соответствующие форсунки.
Горючее, пройдя по рубашке охлаждения, поступает в полость горючего головки и впрыскивается в камеру через форсунки головки.
Газогенератор запускается с опережением окислителя по отношению к горючему на 0,3-0,6 с.
Компоненты топлива самовоспламеняющиеся, поэтому воспламенение в камере газогенератора происходит беа дополнительных источников энергия«
После стабилизации процесса в камере у головкм образуется зона горения с температурой порядка 1350-1600°C. Температура газа в пристеночном слое – порядка 500-600°C.
После балластировки в смесителе температура газа снижается до
490°С, после чего газ поступает на турбину и затеы в камеру сгорания, где и дожигается при оптимальном соотношении компонентов.
Неравномерность температурного поля генераторного газа, поступающего на турбину, ±35° от номинального значения.
Материалы
Силовые детали газогенератора (в частности, наружная оболочка охлаждаемой части) выполнены из высокопрочной стали Х17Н5М3 (СН-3), термически обработанной до В = 110 кгс/мм2.
Детали, подвергающиеся воздействию высокой температуры, изготавливаются из стали Х18Н9Т. К ним относятся: огневое днище, внутренняя оболочка газогенератора, форсунки, днища смесителя.
Пайка оболочек с гофрированными проставками осуществляется припоем Г70ЕХ.
Модификации
В более поздних разработках в конструкцию газогенератора были внесены некоторые изменения.
Материал СН-3 обнаружил способность расслаиваться (склонность материала к хрупкому разрушению) и был заменен другим, столь же высокопрочным, но лишенным этих недостатков, – СН-2А (Х16Н6).
Внутренняя оболочка охлаждаемой части стала изготавливаться с фрезерованными ребрами, так как такая конструкция обладает большей прочностью.
Дефлектор, установленный в полости горючего головки, оказывал большое влияние на распределение соотношения компонентов и расходонапряженности по сечению камеры сгорания (расход горючего через центральные форсунки был меньше). В то же время, как показали огневые испытания, охлаждение огневого днища обеспечивалось и без дефлектора. Поэтому в дальнейшем от него отказались.
|
Скачать 0.87 Mb.