ВЫБОР СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНОЙ МАЛОЭМИССИОННОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

© В.Б.Рутовский, И.В.Кравченко, М.Н.Булаева
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2007 г.

Снижение эмиссии оксидов азота NOx – наиболее токсичных компонентов продуктов сгорания – требует применения технологии сжигания бедной предварительно перемешанной смеси. Вследствие снижения температуры горения резко уменьшается выход оксидов азота, скорость образования которых чрезвычайно сильно зависит от температуры пламени. Этот принцип организации процесса горения получил название LPP (Lean-Premixed-Prevaporated combustion). Его серьезным недостатком оказываются возможные срывы пламени, его проскоки в зону предварительного смешения, неустойчивость горения, самовоспламенение. Поэтому для многорежимных авиационных двигателей необходимо часть топлива сжигать в специально организованных зонах стабилизации пламени. Топливо должно сгорать в этих зонах по диффузионному механизму, так как только он обеспечивает широкий диапазон устойчивого горения.

В работе представлено модельное фронтовое устройство, в котором организовано две зоны горения. В основной зоне сжигается перемешанная топливно-воздушная смесь, в пилотной – топливо, непосредственно впрыснутое в зону горения, сгорает по диффузионному механизму.

Создание смесителя, обеспечивающего равномерное смешение топлива с воздухом на коротком расстоянии, – одна из основных задач при проектировании малоэмиссионных камер сгорания. Преимущество струйных фронтовых устройств перед лопаточными завихрителями состоит в их способности не только эффективно смешивать топливо с воздухом в свободных слоях смешения за счет высокого уровня турбулентности, но и переносить захваченные капли топлива в места, обеспечивающие его равномерное распределение на выходе из смесителя.

Представлены экспериментальные исследования течения за модельным фронтовым устройством. Анализ полученных данных позволил провести выбор основных параметров такого фронтового устройства.

Данная работа проведена при поддержке Международного Научно-Технического центра в рамках соглашения № 3186.