Газотурбинный двигатель

Полезная модель относится к авиадвигателестроению и может быть использована в малоразмерных газотурбинных двигателях. Решение полезной модели направлено на использование тепла от нагревающихся элементов на выходе двигателя для обогрева обледеневающих элементов на входе двигателя. Поставленная задача решается тем, что газотурбинный двигатель, содержит вал, по крайней мере, одну тепловую трубу, имеющую испарительную и конденсационную части, при этом испарительная часть контактирует с неподвижным элементом двигателя для его охлаждения. Новым в предлагаемом решении является то, что вал газотурбинного двигателя выполнен полым, тепловая труба расположена внутри вала, при этом ее конденсационная часть контактирует с обтекателем входного устройства двигателя.

Полезная модель относится к авиадвигателестроению и может быть использована в малоразмерных газотурбинных двигателях.

Известен газотурбинный двигатель [Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов. Под общюред. Д.В.Хронина. - М.: Машиностроение, 1989, стр.219], в котором охлаждение выходных элементов осуществляется системой охлаждения воздухом, отбираемым за последней ступенью компрессора, через систему (конвекционный теплообмен).

Недостатком такого двигателя является, то что конвекционный теплообмен малоэффективен и при проектировании компрессора необходимо учитывать дополнительный расход воздуха 10-15%, который будет отбираться для охлаждения элементов двигателя.

Также известен газотурбинный двигатель [Патент Франции 2042808, опубликован в 1971 г.], в котором, отвод тепла от неподвижных лопаток соплового аппарата осуществляется с использованием теплопроводности тепловых труб, что при прочих равных условиях эффективнее конвекционного теплообмена. Для реализации такой конструкции испарительная часть трубы соединена с лопаткой, а конденсационная часть обдувается специально подводимым забортным холодным воздухом.

Недостатком такого двигателя является то, что тепло, выделяемое конденсационным концом тепловой трубы не используется. Кроме того, для охлаждения конденсационного конца требуется холодный воздух, для чего его специально подводят из-за борта.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является использование тепла конденсационного конца трубы для обогрева обледеневающих элементов на входе двигателя. Это позволит

исключить из конструкции двигателя противообледениетельную систему (ПОС) элементов на входе двигателя, что очень актуально для малоразмерных газотурбинных двигателей, где применяется нерегулируемая ПОС. В результате также возможно снижение веса двигателя и следовательно повышение его экономичности.

Поставленная задача решается тем, что газотурбинный двигатель, содержит вал, по крайней мере, одну тепловую трубу, имеющую испарительную (зона нагрева) и конденсационную (зона охлаждения) части, при этом испарительная часть контактирует с неподвижным элементом двигателя для его охлаждения.

Новым в предлагаемом решении является то, что вал газотурбинного двигателя выполнен полым, тепловая труба расположена внутри вала, при этом ее конденсационная часть контактирует с обтекателем входного устройства двигателя.

В газотурбинных двигателях, в которых требуется снижение заметности по ИК-излучению выходных устройств, испарительная часть тепловой трубы контактирует с неподвижным центральным телом сопла через стойки крепления.

Для регулирования количества тепла поступающего к обтекателю между конденсационной частью тепловой трубы и обтекателем входного устройства двигателя может быть установлен тепловой дроссель.

На прилагаемом чертеже изображен малоразмерный газотурбинный двигатель.

Малоразмерный газотурбинный двигатель содержит вал 1, тепловую трубу 2, расположенную внутри вала 1, испарительная часть 3 тепловой трубы 1 неподвижно соединена с центральным телом 4 сопла 5 посредством

стоек 6. Конденсационная часть 7 тепловой трубы 2 контактирует с обтекателем 8 на входе двигателя через тепловой дроссель 9.

В процессе эксплуатации малоразмерного газотурбинного двигателя за счет контакта со стойкой крепления 6 центрального тела 4 сопла 5 происходит нагрев рабочей жидкости, находящейся в испарительной части 3 тепловой трубы 2. Рабочая жидкость испаряется и переносит в конденсационную часть 7 тепловой трубы 2 тепло, которое идет на обогрев обтекателя 8. Для регулирования количества тепла поступающего к обтекателю 8 между ним и конденсационным концом 7 установлен тепловой дроссель 9.

Расчетами установлено, что в результате использования тепловой трубы диаметром 25 мм и 600 мм обеспечивается положительная температура обтекателя в эксплуатационном диапазоне температур окружающего воздуха t_Н+5°С при работе двигателя на максимальном режиме и снижение ИК-излучения центрального тела сопла приблизительно на 5 Вт/ср.

Применение предлагаемого решения позволяет исключить из конструкции противообледениетельную систему на входе двигателя, при этом вес тепловой трубы равен ˜342 г. В результате возможно снижение веса двигателя и повышение его экономичности, что очень актуально для малоразмерных газотурбинных двигателей.

1. Газотурбинный двигатель, содержащий вал, по крайней мере, одну тепловую трубу, имеющую испарительную и конденсационную части, при этом испарительная часть контактирует с неподвижным элементом двигателя для его охлаждения, отличающийся тем, что вал выполнен полым, тепловая труба расположена внутри вала, при этом ее конденсационная часть контактирует с обтекателем входного устройства двигателя.

2. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что двигатель содержит неподвижное центральное тело, закрепленное на стойках, и испарительная часть тепловой трубы контактирует с центральным телом через стойки.

3. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что конденсационная часть тепловой трубы контактирует с обтекателем входного устройства двигателя через тепловой дроссель.