Камера сгорания – один из основных узлов газотурбинного двигателя (ГТД) и газотурбинной установки (ГТУ). Камера сгорания служит для наивыгоднейшего преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию, обеспечивая при этом устойчивый процесс сгорания топливовоздушной смеси.

От совершенства организации процесса сгорания во многом зависит экономичность, надежность работы и экологичность ГТД.
При проектировании КС перед конструктором стоит целый ряд задач по удовлетворению часто противоречивых требований, предъявляемых к КС.

Возрастают требования к эмиссии (выбросам) вредных веществ двигателем, а также к использованию в ГТД топлива ухудшенного качества.
Все возрастающую роль играют требования более высокой надежности, большей долговечности и меньших производственных и эксплуатационных затрат.

I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КАМЕРАХ СГОРАНИЯ

1.1 Общие требования к КС.

1. Высочайшая полнота сгорания топлива (дизельное топливо должно сгорать так, чтобы вся его энергия превращалась в тепло). На основных режимах полнота сгорания должна составлять не менее 0,995, а на режиме малого газа – не менее 0,98.

2. Плавный и надёжный запуск в земных условиях (при низких температурах окружающей среды), а для авиационных ГТД – и на больших высотах (в случае срыва пламени). Высотность запуска КС должна быть не менее 9 км, а в условиях высокогорного аэродрома – 4,5 км.

3. Широчайшие пределы устойчивого горения (пламя не должно погаснуть в широком диапазоне изменения давления, коэффициента и скорости избытка воздуха). КС должна иметь устойчивое горения и пусковые характеристики, запуск двигателя в стандартных земных условиях за время не более 20 с, в полётных условиях за время не более 30 с, а при встречном запуске за 5 с.

4.Работоспособность на различном топливе. КС должна обеспечивать эффективное сжигание топлива, соответствующих ГОСТ 10227-86, основного (ТС-1), дублирующего (РТ), и резервного (Т-1), а также соответствующих им зарубежного топлива.

5. Отсутствие пульсаций давления и других проявлений нестабильности, вызванных процессом горения. В КС не допускается виброгорение с пульсациями давления газа, соответствующими более 1 % от средней величины.

6. Низкие потери полного давления. Потери полного давления пропана в КС не должны превышать 5,5 % от средней величины. Пропан не должен превышать 5% от общей концентрации газа.

7. Поле выхода температуры газа должно удовлетворять условиям максимальной долговечности рабочих и сопловых лопаток турбины. Степень неравномерности температурного поля на выходе из КС должна быть не более 1,2.

8. Уровень выбросов низкий- дыма , не сгоревшего топлива и газообразных веществ, загрязняющих атмосферу. КС должна обеспечить соответствие целевым (ожидаемым) международным требованиям ИКАО на выбросы (эмиссию) вредных веществ в продуктах сгорания углеводородного топлива.

9. Минимальная стоимость конструкции и простота ее обслуживания при эксплуатации.

10. Конфигурация и размеры КС должны быть совместимы с контуром двигателя.

11. Большой ресурс. Жаровые части КС должны быть спроектированы из условия обеспечения назначенного ресурса не менее 20000 часов; по техническому состоянию – не менее 10000 часов; гарантированного ресурса – не менее 5000 часов.

Для авиационных ГТД важнейшими дополнительными требованиями являются малые размеры и масса.

Для стационарных ГТУ большое внимание уделяется таким требованиям, как ресурс и возможность работы на различном топливе.

1.2 Типы КС
Двумя основными типами КС являются трубчатые и кольцевые КС.

Широко применяются также так называемые трубчато-кольцевые КС, в которых жаровые трубы трубчатой конструкции располагаются равномерно по окружности внутри кольцевого корпуса.

Трубчатые КС состоят из цилиндрической жаровой трубы, расположенной концентрично цилиндрического корпуса.

Трубчатые КС характерны для ТРД ранних конструкций. Число камер в двигателях варьировалось обычно в пределах от 7 до 16.

В ГТД малой мощности применение одиночной трубчатой КС может оказаться вы-годным и в настоящее время.

Для авиационных ГТД трубчатые КС неприемлемы из-за большой длины и массы.