Влияние конструктивных параметров на полноту сгорания испарительной камеры сгорания

Авиационная и ракетно-космическая техника

2026. Т. 33. № 2. С. 165-172.

Авторы

Халиулин Р. Р.

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

e-mail: rrkhaliulin@kai.ru

Аннотация

В статье изложены результаты теоретических и расчетных исследований по проектированию испарительной камеры сгорания для малоразмерного газотурбинного двигателя (МГТД) с тягой 600 Н. Разработка камеры сгорания включала три последовательных этапа проектирования: термогазодинамический, одномерный и численный расчеты, позволяющие оперативно создать конструкцию камеры сгорания. Ключевой показатель эффективности – коэффициент полноты сгорания топлива. В ходе исследований определен первоначальный облик камеры на основе термогазодинамического расчета; подобрано оптимальное место и объем подвода вторичного воздуха (одномерный расчет); изучено влияние соотношения площади отверстий и выходного сечения камеры (численное моделирование); оценено воздействие относительной площади на процессы внутри камеры при двухзонном горении; проанализировано изменение полноты сгорания топлива вдоль жаровой трубы. Результаты исследования согласуются с данными других авторов. Практическая ценность работы заключается в возможности применения полученных данных при проектировании камер сгорания (КС) и их элементов (в том числе жаровой трубы) для МГТД, а также при определении режимных и конструктивных параметров с учетом специфики использования двигателя. 

Ключевые слова:

распределение вторичного воздуха, коэффициент избытка воздуха, двухзонное горение, полнота сгорания топлива

Список источников

  1. Стратегия развития беспилотной авиации Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года. 2023. URL: http://static.government.ru/media/files/3m4AHa9s3PrYTDr316ibUtyEVUpnRT2x.pdf 
  2.  Осипов И.В., Ломазов В.С. Разработка малоразмерных ГТД различного типа на базе унифицированного газогенератора // Авиационные двигатели. 2019. Т. 4. № 5. С. 11-18.
  3.  Булат П.В., Вокин Л.О., Волков К.Н., и др. Экспериментальное и численное исследование нагрева стенок камеры сгорания малоразмерного газотурбинного двигателя // Аэрокосмичесая техника и технологии. 2024. Т. 2. № 1. С. 63–76. DOI: 10.52467/2949-401X-2024-2-1-63-76  
  4.  Wu X, Hu X, Xiang X, et al. An analysis approach for micro gas turbine engine's performance by experiment and numerical simulation. Case Studies in Thermal Engineering. 2023;49(1):103305. DOI: 10.1016/j.csite.2023.103305
  5.  Banihabib R, Assadi M. The role of micro gas turbines in energy transition. Energies. 2022;15(21):8084. DOI: 10.3390/en15218084 
  6.  Reale F, Sannino R. Numerical modeling of energy systems based on micro gas turbine: a review. Energies. 2022;15(3):900. DOI: 10.3390/en15030900
  7.  Konecna E, Teng SY, Masa V. New insights into the potential of the gas microturbine in microgrids and industrial applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020;134:110078. DOI: 10.1016/j.rser.2020.110078
  8.  Новосадов Д.А., Филинов Е.П., Остапюк Я.А., и др. Модернизация стенда для высотных испытаний малоразмерных газотурбинных двигателей и их элементов // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32. № 3. С. 150-158.
  9.  Каровецкий А.А. Испарительная камера сгорания // Климовские чтения - 2022: перспективные направления развития авиадвигателестроения: Сборник трудов научно-технической конференции (27–28 октября 2022; Санкт-Петербург). СПб.: Скифия-принт, 2022. С. 269-278. DOI: 10.53454/9785986206257_269 
  10.  Ланский А.М., Лукачев С.В., Коломзаров О.В. Тенденции изменения геометрических размеров и интегральных параметров камер сгорания малоразмерных газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 3. С. 47-57.
  11.  Сулаиман А.И., Мингазов Б.Г., Александров Ю.Б., и др. Влияние режимных и конструктивных параметров на неравномерность температурного поля на выходе из камеры сгорания газотурбинного двигателя // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2020. № 60. С. 80-87. DOI: 10.15593/2224-9982/2020.60.09
  12.  Агульник А.Б., Онищик И.И., Хтай Т.М. Эффективность работы камеры сгорания в составе турбореактивного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 2. С. 65-71.
  13.  Орлова Е.В., Орлов М.Ю. Методика концептуального проектирования камер сгорания газотурбинных двигателей для самолетов гражданской авиации // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32. № 3. С. 159-165. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=185676
  14.  Орлов М.Ю., Анисимов В.М., Коломзаров О.В. Доводка конструкции камеры сгорания газотурбинного двигателя с тороидальной зоной рециркуляции // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 3. С. 97-106.
  15.  Булат П.В., Вокин Л.О., Волков К.Н., и др. Конфигурируемые модели горения в камере сгорания микротурбинного двигателя с возможностью подключения различных физико-химических процессов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24. № 4. С. 645–653. DOI: 10.17586/2226-1494-2024-24-4-645-653
  16.  Халиулин Р.Р. Малоразмерный турбореактивный двигатель с кольцевой испарительной камерой сгорания и двухзонной подачей топлива: Патент RU 2837450 C1. Бюл. № 10, 31.03.2025.
  17.  Халиулин Р.Р., Цинюнь В., Сыченков В.А. Исследование параметров испарительной трубки камеры сгорания малоразмерного газотурбинного двигателя  // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2025. № 83. С. 68–79. DOI: 10.15593/2224-9982/2025.83.06
  18. Халиулин Р.Р., Сыченко В.А. Моделирование внутрикамерных процессов двухзонной камеры сгорания малоразмерного газотурбинного двигателя // Вестник РГАТА им. П.А. Соловьева. 2025. № 2(73). С. 7-14.
  19. Yousef W,  Sychenkov V, Davydov N, et al. Experimental investigation of a two-zone dry low emission gas turbine combustor. Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2021;8(1):275-281. 
  20. Бакланов А.В. Экспериментальное определение коэффициента избытка воздуха на выходе из горелок двухзонной камеры сгорания // Омский научный вестник. Сер. Авиационноракетное и энергетическое машиностроение. 2025. Т. 9. № 3. С. 107–113. DOI: 10.25206/2588-0373- 2025-9-3-107-113


mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026