RU62374U1 - GAS-TURBINE ENGINE OUTPUT DEVICE - Google Patents
GAS-TURBINE ENGINE OUTPUT DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU62374U1 RU62374U1 RU2006135952/22U RU2006135952U RU62374U1 RU 62374 U1 RU62374 U1 RU 62374U1 RU 2006135952/22 U RU2006135952/22 U RU 2006135952/22U RU 2006135952 U RU2006135952 U RU 2006135952U RU 62374 U1 RU62374 U1 RU 62374U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output device
- exhaust pipe
- helicopter
- turbine engine
- engine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Предложение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве выходного устройства турбовального газотурбинного двигателя со свободной турбиной при его установке на вертолет.The proposal relates to mechanical engineering and can be used as an output device of a turboshaft gas turbine engine with a free turbine when it is mounted on a helicopter.
Выходное устройство газотурбинного двигателя, преимущественно для вертолета, содержит корпус диффузора, выхлопной патрубок, выполненный с поворотом потока газов под углом к оси двигателя, и расположенный внутри выхлопного патрубка пустотелый обтекатель для вывода вала назад, при этом угол поворота составляет 55-65°, а выхлопной патрубок выполнен профилированным от круглого сечения диффузора до овального выходного сечения в месте стыка с насадком вертолета, при этом обтекатель по ходу потока снабжен эжектором и элементом с радиальными каналами для забора охлаждающего атмосферного воздуха с возможностью дальнейшего его поступления сначала к внутренней поверхности обтекателя, а затем через эжектор вдоль наружной поверхности.The output device of a gas turbine engine, mainly for a helicopter, contains a diffuser body, an exhaust pipe made with rotation of the gas flow at an angle to the axis of the engine, and a hollow cowl located inside the exhaust pipe for outputting the shaft back, while the rotation angle is 55-65 °, and the exhaust pipe is profiled from a circular cross-section of the diffuser to an oval output section at the junction with the nozzle of the helicopter, while the fairing along the flow is equipped with an ejector and an element with radial nalami for intake of cooling air with the possibility of its receipt to the first inner surface of the shroud, then through the eductor along the outer surface.
Предложение позволяет получить легкое по весу и работоспособное при высокой температуре выходное устройство оптимальных размеров с максимальной диффузорностью.The offer allows to obtain an output device of optimum sizes, light in weight and capable of working at high temperature, of optimal size with maximum diffusivity.
1 н.п.ф., 2 з.п.ф., 5 ил.1 n.p.ph., 2 s.p.f., 5 ill.
Description
Предложение относится к машиностроению, в частности к конструкции выходных устройств газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве выходного устройства турбовального газотурбинного двигателя со свободной турбиной при его установке на вертолет.The proposal relates to mechanical engineering, in particular to the design of the output devices of gas turbine engines and can be used as an output device of a turboshaft gas turbine engine with a free turbine when it is mounted on a helicopter.
Выходное устройство предназначено для отвода отработавших в турбинах газов за пределы силовой установки с минимальными гидравлическими потерями.The output device is designed to exhaust exhaust gases in the turbines outside the power plant with minimal hydraulic losses.
Известно выходное устройство газотурбинного двигателя, содержащее наружный корпус и расположенный внутри корпуса обтекатель [1].A known output device of a gas turbine engine comprising an outer casing and a cowl located inside the casing [1].
Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает отвод отработавших горячих газов по продольной оси двигателя и непригодно для летательных аппаратов, например, для вертолетов с двумя двигателями, где требуется разворот газового потока от указанной оси.The disadvantage of this device is that it provides exhaust hot gases along the longitudinal axis of the engine and is unsuitable for aircraft, for example, for helicopters with two engines, which require a turn of the gas flow from the specified axis.
Известен также насадок к выхлопному патрубку газотурбинного двигателя двухдвигательной силовой установки вертолета, выполненный в виде трубчатого элемента, примыкающего к выходу выхлопного патрубка [2].Also known nozzles to the exhaust pipe of a gas turbine engine of a twin-engine power plant of the helicopter, made in the form of a tubular element adjacent to the outlet of the exhaust pipe [2].
Выходное устройство с таким насадком позволяет развернуть газовый поток, отвести отработавшие горячие газы за пределы летательного аппарата и улучшить при этом характеристики силовой установки вертолета.An output device with such a nozzle allows you to deploy a gas stream, divert exhaust hot gases outside the aircraft and improve the characteristics of the power plant of the helicopter.
Недостатком известного устройства являются его значительные габариты и вес.A disadvantage of the known device is its significant dimensions and weight.
Следует также отметить, что детали проточной части выходных устройств работают в тяжелых условиях. Они нагреваются потоком горячих газов, при этом температурное поле потока газов внутри выходного устройства неоднородно, что может вызвать коробление деталей и местный прогар.It should also be noted that the details of the flow part of the output devices operate in difficult conditions. They are heated by a stream of hot gases, while the temperature field of the gas stream inside the output device is heterogeneous, which can cause warping of parts and local burnout.
Известно выходное устройство газотурбинного двигателя, содержащее корпус, внутренний канал для прохода вала назад, образованный конической поверхностью внутри газового тракта двигателя, и экран для защиты стенок корпуса и канала от высоких температур [3].A known output device of a gas turbine engine, comprising a housing, an internal channel for passage of the shaft back, formed by a conical surface inside the gas path of the engine, and a screen for protecting the walls of the housing and channel from high temperatures [3].
Недостатком известного устройства является наличие дополнительного устройства для защиты стенок от перегрева, что приводит к увеличению массы двигателя.A disadvantage of the known device is the presence of an additional device to protect the walls from overheating, which leads to an increase in the mass of the engine.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является выходное устройство турбовального газотурбинного двигателя, включающее входной диффузор, кожух выводного вала, выпускной канал и стойку [4].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed solution is the output device of a turboshaft gas turbine engine, including an inlet diffuser, an output shaft casing, an exhaust channel and a rack [4].
Недостатками известного устройства являются значительные потери полного давления за счет недостаточной плавности проточной части, а также возможность перегрева элементов конструкции.The disadvantages of the known device are significant losses of total pressure due to insufficient smoothness of the flow part, as well as the possibility of overheating of structural elements.
Технический результат заявляемого решения заключается в снижении массы двигателя за счет легкого и работоспособного при высокой температуре выходного устройства оптимальных размеров, полученных путем обеспечения его максимальной диффузорности и уменьшения потерь полного давления.The technical result of the proposed solution is to reduce the mass of the engine due to the lightweight and efficient at high temperature output device of optimal size, obtained by ensuring its maximum diffusivity and reduce the loss of total pressure.
Для достижения указанного технического результата в выходном устройстве газотурбинного двигателя, преимущественно для вертолета, содержащее корпус диффузора, выхлопной патрубок, выполненный с поворотом потока газов под углом к оси двигателя, и расположенный внутри To achieve the specified technical result in the output device of a gas turbine engine, mainly for a helicopter, comprising a diffuser body, an exhaust pipe made with the rotation of the gas flow at an angle to the axis of the engine, and located inside
выхлопного патрубка пустотелый обтекатель для вывода вала назад, согласно предложению, угол поворота составляет 55-65°, а выхлопной патрубок выполнен профилированным от круглого сечения диффузора до овального выходного сечения в месте стыка с насадком вертолета, при этом обтекатель по ходу потока снабжен эжектором и элементом с радиальными каналами для забора охлаждающего атмосферного воздуха с возможностью дальнейшего его поступления сначала к внутренней поверхности обтекателя, а затем через эжектор вдоль наружной поверхности.the exhaust pipe is a hollow cowl for outputting the shaft back, according to the proposal, the rotation angle is 55-65 °, and the exhaust pipe is profiled from the circular cross section of the diffuser to the oval output section at the junction with the nozzle of the helicopter, while the cowling along the flow is equipped with an ejector and an element with radial channels for the intake of cooling atmospheric air with the possibility of further flow first to the inner surface of the fairing, and then through the ejector along the outer surface.
Также, согласно предложению, на внутренней поверхности обтекателя установлены теплозащитные экраны, и в месте стыка выхлопного патрубка с насадком вертолета установлен стяжной хомут с уплотнением.Also, according to the proposal, heat shields are installed on the inner surface of the fairing, and at the junction of the exhaust pipe with the nozzle of the helicopter, a coupling clamp with a seal is installed.
Наличие отличительных признаков, а именно разворот газового потока под углом 55-65° к оси двигателя, выполнение выхлопного патрубка криволинейным, профилированным от круглого сечения диффузора до овального выходного сечения в месте стыка с насадком вертолета, выполнение обтекателя с эжектором на входе в устройство, а на выходе из него - с элементом, например фланцем, снабженным радиальными каналами для забора охлаждающего атмосферного воздуха с возможностью дальнейшего его поступления сначала к внутренней поверхности обтекателя, а затем через эжектор вдоль наружной поверхности, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features, namely, a gas flow turn at an angle of 55-65 ° to the axis of the engine, the exhaust pipe is curved, profiled from the circular cross section of the diffuser to the oval output section at the junction with the helicopter nozzle, the fairing with an ejector at the inlet of the device, and at the exit from it - with an element, for example a flange equipped with radial channels for intake of cooling atmospheric air with the possibility of its further flow first to the inner surface of the fairing, and then through the ejector along the outer surface, indicates the conformity of the claimed technical solution to the patentability criterion of "novelty."
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид выходного устройства; на фиг.2 представлен общий вид выходного устройства с видом на обтекатель, расположенный внутри выхлопного патрубка; на фиг.3 схематично показан продольный разрез выходного устройства; на фиг.4 представлен узел уплотнения стыка выхлопного патрубка и насадка вертолета; на фиг.5 представлен эжектор.The essence of the proposal is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the output device; figure 2 presents a General view of the output device with a view of the fairing located inside the exhaust pipe; figure 3 schematically shows a longitudinal section of the output device; figure 4 presents the node seal of the junction of the exhaust pipe and nozzle of the helicopter; figure 5 presents the ejector.
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа It should be noted that in the drawings for clarity only those details are presented that are necessary for understanding the essence
технического решения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, на чертежах не представлены.technical solutions, and the accompanying elements, well known to specialists in this field, are not shown in the drawings.
В приведенном примере конкретного выполнения заявляемое выходное устройство выполнено на авиационном турбовальном газотурбинном двигателе, установленном на вертолете. Двигатель представляет собой тепловую машину, в которой происходит преобразование энергии, выделяемой при сгорании топлива, в механическую работу на выходном валу свободной турбины, кинематически не связанной с турбиной компрессора. Являясь основным источником энергии, он служит для привода несущих (несущего и рулевого) винтов и агрегатов различных систем вертолета.In the above example, a specific implementation of the inventive output device is made on an aircraft turboshaft gas turbine engine mounted on a helicopter. The engine is a heat engine in which the energy released during fuel combustion is converted into mechanical work on the output shaft of a free turbine kinematically not connected with the compressor turbine. Being the main source of energy, it serves to drive the main (main and steering) propellers and units of various helicopter systems.
Выходное устройство данного двигателя выполнено в виде расширяющегося дозвукового диффузора. Оно обеспечивает отвод отработавших горячих газов под углом от оси двигателя за пределы силовой установки вертолета.The output device of this engine is made in the form of an expanding subsonic diffuser. It provides exhaust hot gases at an angle from the axis of the engine outside the helicopter power plant.
Устройство включает корпус диффузора 1 и выхлопной патрубок 2, каждый из них представляет собой сварную конструкцию из титанового сплава (фиг.1). Выхлопной патрубок 2 изготовлен в виде специально спрофилированной трубы, изогнутой в горизонтальной плоскости под углом к оси двигателя α=60° и имеющей изменяющиеся формы поперечного сечения от кольцевого сечения на входе газового потока до овала на выходе (фиг.2). Внутри выхлопного патрубка 2 расположен затурбинный пустотелый конусный обтекатель 3 с валом свободной турбины, который выведен назад по продольной оси двигателя и при этом пересекает выхлопной патрубок 2 (фиг.3). К выходу выхлопного патрубка 2 примыкает насадок 4 вертолета с узлом уплотнения (фиг.4). Узел уплотнения включает фланец 5 выхлопного патрубка 2 и фланец 6 насадка 4, которые сопряжены между собой соединительным хомутом 7. Между внешней поверхностью стенки выхлопного патрубка 2, фланцами 5 и 6 установлено кольцевое уплотнение 8, выполненное, например, из асбестового шнура.The device includes a diffuser housing 1 and an exhaust pipe 2, each of them is a welded structure made of titanium alloy (figure 1). The exhaust pipe 2 is made in the form of a specially profiled pipe, bent in the horizontal plane at an angle to the engine axis α = 60 ° and having varying cross-sectional shapes from the annular section at the gas flow inlet to the oval at the outlet (figure 2). Inside the exhaust pipe 2 there is a turbine hollow conical cone fairing 3 with a free turbine shaft, which is brought back along the longitudinal axis of the engine and at the same time crosses the exhaust pipe 2 (Fig. 3). To the output of the exhaust pipe 2 adjoins nozzles 4 of the helicopter with a seal assembly (Fig. 4). The seal assembly includes a flange 5 of the exhaust pipe 2 and a flange 6 of the nozzle 4, which are interconnected by a connecting clamp 7. Between the outer surface of the wall of the exhaust pipe 2, flanges 5 and 6, an annular seal 8 is installed, made for example of asbestos cord.
На входе потока газов в выходное устройство на обтекателе 3 выполнен At the entrance of the gas stream to the output device on the fairing 3 is made
эжектор 9 (фиг.5).ejector 9 (figure 5).
Устройство также содержит элемент 10, выполненный в виде фланца с радиальными каналами 11, которые предназначены для забора атмосферного воздуха на охлаждение деталей выходного устройства.The device also contains an element 10 made in the form of a flange with radial channels 11, which are intended for intake of atmospheric air for cooling parts of the output device.
Вдоль внутренней поверхности обтекателя 3 для защиты от высоких температур расположенного внутри его вала, установлены теплозащитные экраны 12.Along the inner surface of the fairing 3 to protect against high temperatures located inside its shaft, heat shields 12 are installed.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При работе двигателя превращение тепловой энергии в механическую работу происходит в результате осуществления процессов сжатия - расширения рабочего тела (воздуха и газа) при его движении по газовоздушному тракту двигателя.During engine operation, the conversion of thermal energy into mechanical work occurs as a result of the implementation of compression processes - expansion of the working fluid (air and gas) during its movement along the gas-air path of the engine.
За начальное состояние принимаются параметры рабочего тела в невозмущенном потоке, где они соответствуют стандартным атмосферным условиям.The initial state is the parameters of the working fluid in an unperturbed flow, where they correspond to standard atmospheric conditions.
Для увеличения мощности свободной турбины она выполнена с перерасширением в ней газа. Поэтому в полости за свободной турбиной, а именно перед корпусом диффузора 1 выходного устройства, давление ниже атмосферного. На выходе из свободной турбины газы обладают давлением Р=0,098 МПа, температурой Т=437°С, осевой скоростью 154 м/с.To increase the power of a free turbine, it is made with over-expansion of gas in it. Therefore, in the cavity behind the free turbine, namely in front of the body of the diffuser 1 of the output device, the pressure is lower than atmospheric. At the exit of the free turbine, the gases have a pressure of P = 0.098 MPa, a temperature of T = 437 ° C, and an axial velocity of 154 m / s.
В выходном устройстве происходит торможение потока газа, в результате чего статическое давление возрастает до атмосферного, а абсолютная скорость снижается до 50 м/с.In the output device, the gas flow is decelerated, as a result of which the static pressure increases to atmospheric pressure, and the absolute velocity decreases to 50 m / s.
Выходящие из двигателя газы обладают некоторым запасом тепловой энергии, однако практически не создают реактивную тягу. Это является специфической особенностью вертолетного газотурбинного двигателя с поворотом потока в выходном устройстве.The gases leaving the engine have a certain amount of thermal energy, but practically do not create jet propulsion. This is a specific feature of a helicopter gas turbine engine with flow rotation in the output device.
Охлаждение деталей выходного устройства осуществляется двумя путями: охлаждающим воздухом, поступающим из корпуса сопловых аппаратов свободной турбины и воздухом из окружающей среды, забор The cooling of the parts of the output device is carried out in two ways: by cooling air coming from the body of the nozzle apparatus of the free turbine and by air from the environment, a fence
которого осуществляется через радиальные каналы 11.which is carried out through radial channels 11.
Вышеуказанное разрежение в полости за свободной турбиной используется для организации воздушного охлаждения обтекателя 3. Благодаря наличию эжектора 9, охлаждающий поток воздуха меняет направление движения. При этом газовым потоком, движущимся в проточной части, охлаждающий воздух прижимается к обтекателю 3, образуя вокруг него воздушную завесу и тем самым, обеспечивая его эффективное охлаждение.The above rarefaction in the cavity behind the free turbine is used to organize air cooling of the fairing 3. Due to the presence of the ejector 9, the cooling air flow changes the direction of movement. While the gas flow moving in the flow part, the cooling air is pressed against the fairing 3, forming an air curtain around it and thereby ensuring its effective cooling.
Устройство было разработано и изготовлено на заводе имени В.Я.Климова и успешно использовано на предприятии заказчика.The device was designed and manufactured at the V.Ya. Klimov plant and was successfully used at the customer’s enterprise.
Из вышесказанного следует, что изготовление данного устройства промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».From the above it follows that the manufacture of this device in an industrial way does not cause difficulties, involves the use of developed materials and standard equipment, which indicates the compliance of the claimed technical solution with the patentability criterion of "industrial applicability".
Источники информации:Information sources:
1. Патент RU №2096631, F 01 D 25/30, F 02 K 1/04, 1997;1. Patent RU No. 2096631, F 01 D 25/30, F 02 K 1/04, 1997;
2. Патент RU №2230005, B 64 D 33/04, F 01 N 7/00, F 01 N 7/08, 2004;2. Patent RU No. 2230005, B 64 D 33/04, F 01 N 7/00, F 01 N 7/08, 2004;
3. Свидетельство RU №9202, B 64 D 33/08, 1999;3. Certificate RU No. 9202, B 64 D 33/08, 1999;
4. Масленников М.М., Шальман Ю.Н., «Авиационные газотурбинные двигатели», М., «Машиностроение», 1975, стр.446, рис.14.1, д.4. Maslennikov MM, Shalman Yu.N., “Aircraft gas turbine engines”, M., “Engineering”, 1975, p. 466, fig. 14.1, d.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135952/22U RU62374U1 (en) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | GAS-TURBINE ENGINE OUTPUT DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135952/22U RU62374U1 (en) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | GAS-TURBINE ENGINE OUTPUT DEVICE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU62374U1 true RU62374U1 (en) | 2007-04-10 |
Family
ID=38000647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006135952/22U RU62374U1 (en) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | GAS-TURBINE ENGINE OUTPUT DEVICE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU62374U1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017165392A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | Paccar Inc | Cyclonic thermal diffuser and method |
RU183942U1 (en) * | 2018-04-02 | 2018-10-09 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | EXHAUST DEVICE FOR A SHIP GAS TURBINE ENGINE |
RU193336U1 (en) * | 2018-05-28 | 2019-10-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | GAS DISCHARGE DEVICE FOR A SHIP GAS TURBINE ENGINE |
RU212310U1 (en) * | 2022-06-16 | 2022-07-15 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Helicopter gas turbine engine output device |
-
2006
- 2006-10-10 RU RU2006135952/22U patent/RU62374U1/en active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017165392A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | Paccar Inc | Cyclonic thermal diffuser and method |
US10001048B2 (en) | 2016-03-21 | 2018-06-19 | Paccar Inc | Cyclonic thermal diffuser and method |
RU183942U1 (en) * | 2018-04-02 | 2018-10-09 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | EXHAUST DEVICE FOR A SHIP GAS TURBINE ENGINE |
RU193336U1 (en) * | 2018-05-28 | 2019-10-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | GAS DISCHARGE DEVICE FOR A SHIP GAS TURBINE ENGINE |
RU212310U1 (en) * | 2022-06-16 | 2022-07-15 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Helicopter gas turbine engine output device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5253472A (en) | Small gas turbine having enhanced fuel economy | |
US6047540A (en) | Small gas turbine engine having enhanced fuel economy | |
JP4463810B2 (en) | Aircraft engine equipment | |
US3886737A (en) | Turbojet engines of multi-shaft and multi-flow construction | |
JP6378736B2 (en) | Compression cowl for jet engine exhaust | |
EP2196634B1 (en) | Cavity ventilation | |
US2468461A (en) | Nozzle ring construction for turbopower plants | |
EP2236750B1 (en) | An impingement cooling arrangement for a gas turbine engine | |
US20150047359A1 (en) | Axial flow machine cooling system | |
JP6450529B2 (en) | Diffuser strut fairing | |
JP2003003803A (en) | Turn preventive retainer for conduit | |
US20190128529A1 (en) | Multi-can annular rotating detonation combustor | |
JP4771775B2 (en) | Aerodynamic fastener shield for turbomachines with enhanced swirl | |
US20190285276A1 (en) | Castellated combustor panels | |
CN110691942A (en) | Trapped vortex combustor for gas turbine engine with driver airflow path | |
RU62374U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE OUTPUT DEVICE | |
US8607542B2 (en) | Valveless pulse combustor | |
JP5459317B2 (en) | Noise reduction device | |
US3390521A (en) | Gas turbine engine | |
US20170306843A1 (en) | Method and apparatus for increasing useful energy/thrust of a gas turbine engine by one or more rotating fluid moving (agitator) pieces due to formation of a defined steam region | |
US11603794B2 (en) | Method and apparatus for increasing useful energy/thrust of a gas turbine engine by one or more rotating fluid moving (agitator) pieces due to formation of a defined steam region | |
GB2234805A (en) | A heat exchanger arrangement for a gas turbine engine | |
RU65471U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE OUTPUT DEVICE | |
US20190242582A1 (en) | Thermal Attenuation Structure For Detonation Combustion System | |
US20220243652A1 (en) | Gas turbine system and moving body including the same |