Камера сгорания

Камера сгорания

Камера сгорания – замкнутое пространство, предназначенное для сжигания газообразного, жидкого, твердого топлива. Камеры сгорания бывают периодического действия – для поршневых 2– и 4-тактных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также непрерывного действия – для газотурбинных двигателей (ГТД), турбореактивных двигателей (ТРД), воздушно-реактивных двигателей (ВРД), жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и некоторые другие.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания камера сгорания обычно образована внутренней поверхностью головки цилиндра и днищем поршня (см. «Дизель»). Камеры сгорания газотурбинных двигателей чаще всего встраиваются непосредственно в двигатель и могут быть кольцевыми, трубчато-кольцевыми, трубчатыми. Камеры сгорания различают по направлению потока воздуха и продуктов сгорания на прямоточные и противоточные. Противоточные камеры применяют редко из-за большого гидравлического сопротивления. Продукты сгорания в некоторых двигателях направляются из газотурбинных двигателей в газовую турбину (турбореактивные двигатели с форсажными камерами, жидкостные ракетные двигатели и некоторые другие).

Требования для всех камер сгорания непрерывного действия следующие: устойчивость процесса горения; высокая теплонапряженность; максимальная полнота сгорания; минимальные тепловые потери; надежная работа в течение установленного ресурса работы двигателя. В качестве конструкционных материалов для изготовления камер сгорания в зависимости от температуры, развиваемой в камере сгорания непрерывного действия, применяют: до 500 °C – хромоникелевые стали, до 900 °C – хромоникелевые стали с добавкой титана, выше 950 °C – специальные материалы.

Камеры сгорания обычно работают таким образом, что при длительном использовании в условиях высоких внутренних температур их КПД значительно снижается и резко возрастает уровень вредных экологических выбросов (например, CO, NO₂). В Московском авиационном институте (МАИ) в настоящее время российские исследователи разрабатывают современную камеру сгорания для турбореактивных двигателей, где эта проблема стоит на первом месте и в перспективе должна быть решена. Сотни российских ученых и специалистов, половина из которых в прошлом эксперты в области ракетных технологий, создают высокотемпературную кольцевую камеру сгорания с минимальным количеством вредных выбросов. Научный коллектив применил различные методы при построении данной конструкции: комбинацию математического моделирования; теоретической оценки и экспериментального изучения камеры, способной сокращать формирование ядовитой окиси азота в процессе сгорания углеводородного топлива. Данный новый проект предполагает реорганизацию процесса сгорания, позволяющую значительно повысить КПД. Также предлагаемая камера сгорания имеет высокий запас прочности по температурам рабочих газов. Это позволит улучшить характеристики двигателя и исключает необходимость применения системы охлаждения стенок камеры. Она отличается значительно меньшим весом и полностью отвечает всем стандартам Международной организации гражданской авиации (ICAO). Российский коллектив тесно сотрудничает со своими европейскими коллегами из французской аэрокосмической корпорации Snecma (Муасси Крамайель, Франция).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.