1
E-materiały do kształcenia zawodowego

Części składowe zespołów napędowych stosowanych w statkach powietrznych

bg‑azure

Komora spalania

2

Schemat komory spalania

W komorze spalania dochodzi do mieszania i spalania ogromnych ilości paliwa oraz wyzwalania wytworzonego w procesie spalania ciepła tak, aby poprzez podgrzanie powietrza wlotowego uzyskać jednorodny strumień podgrzanego gazu. Proces ten zachodzi w warunkach obliczonych na minimalną utratę ciśnienia oraz maksymalną wydajność cieplną w ramach ograniczonej przestrzeni komory spalania. Strumień napływającego powietrza wlotowego nie może zgasić płomienia w komorze spalania, dlatego też zastosowanie znajdują tutaj rury ogniowe, zawirowywacze powietrza czy też stateczniki płomienia.

Istnieją różne typy komór spalania. Wyróżnić należy komory: dzbanowe, pierścieniowe oraz rurowo‑pierścieniowe.

Do komór dzbanowych powietrze jest dostarczane osobnymi kanałami, które są ze sobą połączone w celu wyrównania ciśnienia i równomiernego rozprowadzenia zapłonu.

Komory pierścieniowe charakteryzują się przestrzenią w kształcie pierścienia, ograniczoną przez wewnętrzne i zewnętrzne ścianki rury ogniowej, zlokalizowanej wokół wału turbiny.

Komory rurowo‑pierścieniowe to model pośredni pomiędzy komorami dzbanowymi i pierścieniowymi.

R1HjEP4CTBQgK
Ilustracja przedstawia schemat komory spalania oraz jej wybrane elementy. Komora spalania kształtem przypomina słoik. W otwartej części znajduje się pierścień uszczelniający. Wnętrze komory składa się z dwóch części, z rury płomieniowej oraz ze strefy pierwotnej połączonej ze sobą połączeniem falistym materiału. Rura płomienna zawiera różne otwory jak otwory powietrza rozrzedzającego lub otwory powietrza wtórnego. W strefie pierwotnej znajdują się okrągłe łączniki, dysze rozpylające paliwo, skrzydełka i łopatki zawirowujące. Całość jest zabudowana obudową powietrzną.
Schemat komory spalania
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ilustracja przedstawia schemat komory spalania oraz jej wybrane elementy. Komora spalania kształtem przypomina słoik. Poszczególne elementy układu wyróżniono punktami interaktywnymi. Po kliknięciu punktu pojawia się ramka z podpisem w formie tekstowej i dźwiękowej. Na schemacie naniesiono 11 punktów interaktywnych.

  1. Skrzydełka znajdują się w strefie pierwotnej. Na ilustracji w lewym górnym rogu.

  2. Otwory powietrza wtórnego umieszczone są w rurze płomieniowej. Na ilustracji w środkowej części komory spalania.

  3. Rura płomieniowa na ilustracji znajduje się lekko w prawą stronę nad otworami powietrza wtórnego.

  4.  Obudowa powietrzna na ilustracji znajduję u góry na środku. 

  5. Otwory powietrza rozrzedzającego znajdują się w rurze płomieniowej.

  6. Pierścień uszczelniający znajduję się po prawej stronie schematu przy wieczku „słoika”.

  7. Połączenia faliste znajdują się między obudowa powietrzną a rura płomieniową.

  8. Strefa pierwotna na ilustracji znajduję się na lewo pod otworami powietrza wtórnego.

  9. Łącznik znajduje się na obudowie powietrznej. Na ilustracji pod strefą pierwotną. Ma okrągły kształ.

  10. Dysza paliwowa rozpylająca znajduję się w strefie pierwotnej.

  11. Łopatki zawirowujące znajdują się w strefie pierwotnej.

Powrót na górę stronyPowrót na górę strony

3

Budowa komory spalania — organizacja procesu wewnątrzkomorowego

Konstrukcja komory spalania wymaga, aby ciepło zawarte w paliwie zostało jak najpełniej wykorzystane. Koniecznym jest również zapewnienie wysokiej stateczności spalania na wszystkich zakresach pracy silnika. Komory spalania powinny mieć możliwie jak najmniejsze wymiary, co przekłada się bezpośrednio na ich objętość. Co więcej, starty przepływu w komorze powinny być jak najmniejsze. Od silników lotniczych wymaga się również, aby umożliwiały łatwy i niezawodny rozruch w każdych warunkach pracy. Obecnie, kładziony jest nacisk na ograniczanie emisji składników toksycznych i cząstek stałych w spalinach. Równie istotnym jest uzyskanie stabilnego pola temperatur o określonym rozkładzie na wylocie z komory spalania.

RI3zwOtrgeeAr
Organizacja procesu wewnątrzkomorowego
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ilustracja przedstawia organizację procesu wewnątrzkomorowego. Ruch powietrza rozpoczynający się po prawej stronie na wejściu komory spalania i kończący się na wyjściu z niej.  Przez wlot rury ogniowej umieszczonej po prawej stronie dostaje się  20 procent powietrza. Następnie 12 procent wpływa do komory przez łopatki wirowe a 8 procent trafia do przegrody stożkowej by później przedostać się do komory spalania. Po wtryśnięciu i zmieszaniu go przez urządzenie za wirujące w pierwszej strefie zachodzi do zapłonu i wybuchu mieszanki. W strefie rozcieńczania wprowadzane jest 40 procent chłodnego powietrza oraz dodatkowe 20 procent by zwiększyć stosunek powietrza potrzebną do stworzenia ciągu. W tym samym czasie 80 procent powietrza dostarczanego do komory porusza się w jego zewnętrznej części, skąd za pomocą specjalnych otworów dostaje się do środka, by tu również być podgrzanym podczas wybuchu oraz rozrzedzić powietrze na wyjściu. Duża część powietrza zewnętrznego obiegu służy jednak głównie do chłodzenia komory spalania.

Powrót na górę stronyPowrót na górę strony

4

Schemat dzbanowej komory spalania

Dzbanowa komora spalania to rodzaj komory spalania, który jest wykorzystywany w silnikach lotniczych. Jest to konstrukcja cylindryczna, która jest zamocowana bezpośrednio na górnej części cylindra i służy jako miejsce, w którym odbywa się proces spalania paliwa. Dzbanowa komora pozwala na wydajniejsze wykorzystanie paliwa i lepszą kontrolę nad procesem spalania.

RnpFf4SEYMSEe
Ilustracja przedstawia schemat dzbanowej komory spalania oraz jej wybrane elementy. Komora ta jak głosi jej nazwa, kształtem przypomina długi dzbanek z uchwytem, który służy jako wylot gazu. Pierwsza otwarta część komory to miejsce doprowadzenia do sprężarki. Dalej znajduje się cała wewnętrzna aparatura czyli strefa pierwotna oraz rura płomieniowa. Wokół nich są otwory powietrza chłodzącego, wystające do środka stożkowe króćce oraz osłona i łopatki zawirowujące na początku komory z palnikiem po środku. Całość obudowana jest osłoną powietrzną a na boku komory zainstalowany jest okrągły łącznik.
Schemat dzbanowej komory spalania
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ilustracja przedstawia schemat dzbanowej komory spalania oraz jej wybrane elementy. Komora kształtem przypomina długi dzbanek z uchwytem. Poszczególne elementy układu wyróżniono punktami interaktywnymi. Po kliknięciu punktu pojawia się ramka z podpisem w formie tekstowej i dźwiękowej. Na schemacie naniesiono 9 punktów interaktywnych.

  1. Otwory powietrza chłodzącego na  ilustracji znajdują się u góry pod obudową powietrzną,

  2. Króćce mają kształt stożka znajdują się w strefie pierwotnej.

  3. Strefa pierwotna na ilustracji znajduję się na środku po prawej stronie.

  4. Palnik na ilustracji znajduję się po prawej stronie.

  5. Łopatki zawirowujące znajdują się pod palnikiem.

  6. Osłona znajduję się w wewnętrznej aparaturze

  7. Łącznik znajduję się na boku komory jest okrągły.

  8. Obudowa powietrzna znajduję się na środku w dolnej części. Osłania komorę.

  9. Rura promieniowa znajduję się przy otworach powietrza

Powrót na górę stronyPowrót na górę strony

5

Schemat budowy komory spalania rurowo‑pierścieniowej

Proces spalania odbywa się indywidualnie w poszczególnych rurach, a osłona komór spalania stanowi element nośny konstrukcji.

Zalety i wady wykorzystania komory spalania rurowo‑pierścieniowej

Zalety

Wady

Łatwość eksperymentalnego sprawdzenia procesu wewnątrzkomorowego.

Duże opory przepływu.

Możliwość wymiany pojedynczej rury komory spalania.

Duża nierównomierność obwodowa pól temperatur na wyjściu z komory spalania.

R1Tk12iOcthlF
Ilustracja przedstawia schemat budowy komory spalania rurowo – pierścieniowej oraz jej wybrane elementy. Komora ta kształtem przypomina okrągłą tarczę do której to wokół krawędzi przyczepiono butelki. Okrągła tarcza to kołnierz montażowy turbiny a przyczepione butelki to układ połączonych pojedynczych komór spalania. Wewnątrz kołnierza montażowego znajdują się dodatkowo łopatki kierujące, a po środku znajduje się okrągła ściana zamykająca komory spalania i tworząca w środku pustą przestrzeń. Ta ściana to tak zwana wewnętrzna osłona powietrzna. Z zewnątrz komory również są zabudowane w taki sposób, i tą obudowę nazywa się zewnętrzną osłoną powietrzną.
Schemat budowy komory spalania rurowo‑pierścieniowej
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ilustracja przedstawia schemat budowy komory spalania rurowo – pierścieniowej oraz jej wybrane elementy. Komora ta kształtem przypomina okrągłą tarczę do której to wokół krawędzi przyczepiono butelki.  Poszczególne elementy układu wyróżniono punktami interaktywnymi. Po kliknięciu punktu pojawia się ramka z podpisem w formie tekstowej i dźwiękowej. Na schemacie naniesiono 10 punktów interaktywnych

  1. Otwory powietrza rozrzedzającego na ilustracji znajdują się w górnym środkowym punkcie.

  2. Kołnierz montażowy turbiny to okrągła tarcza. Na ilustracji znajduje się w prawym górnym rogu.

  3. Łopatki kierujące znajdują się pod kołnierzem montażowym turbiny.

  4. Łącznik znajduje się na środku ilustracji.

  5. Świeca zapłonowa znajduje się na obudowie dyfuzora. Na ilustracji w dolnym środkowym punkcie.

  6. Obudowa dyfuzora znajduje się na ilustracji w dolnym środkowym punkcie.

  7. Zgarniacz powietrza pierwotnego na ilustracji znajduje się w lewym dolnym rogu.

  8. Łopatki zawirowujące znajdują się wewnątrz kołnierza montażowego.

  9. Wewnętrzna osłona powietrzna znajduje się wewnątrz kołnierza montażowego. Na ilustracji przedstawiona jest jako ściana z wywietrznikami.

  10. Zewnętrzna osłona powietrzna przykrywa cały schemat. Na ilustracji znajduje się w górnym środkowym punkcie

Powrót na górę stronyPowrót na górę strony

6

Schemat budowy pierścieniowej komory spalania

Zalety wykorzystania pierścieniowej komory spalania:

  • zwarta budowa i mała masa,

  • mały opór przepływu,

  • duża równomierność obwodowego rozkładu pól temperatur.

Największą wadą pierścieniowej komory spalania jest problem z organizacją procesu spalania oraz z jego pomiarem.

Ri76sro54zheB
Ilustracja przedstawia schemat budowy pierścieniowej komory spalania oraz jej wybrane elementy. Całość kształtem przypomina szeroką rurę, gdzie krawędź przednią stanowi kołnierz mocujący obudowę turbiny a tylną krawędź kołnierz montażowy obudowy sprężarki. Całość obudowana jest z zewnątrz zewnętrzną osłoną komory spalania a od wnętrza wewnętrzną osłoną. Pomiędzy osłonami znajdują się łopatki kierujące, otwory powietrza rozrzedzającego, dysze rozpylające paliwo oraz kolektor paliwa. Wszystko w bliskiej lokacji z rurą płomieniową, którą w tym wypadku stanowi pusty pas przestrzeni znajdujący się w środku całego urządzenia.
Schemat budowy pierścieniowej komory spalania
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ilustracja przedstawia schemat budowy pierścieniowej komory spalania oraz jej wybrane elementy. Całość kształtem przypomina szeroką rurę.  Poszczególne elementy układu wyróżniono punktami interaktywnymi. Po kliknięciu punktu pojawia się ramka z podpisem w formie tekstowej i dźwiękowej. Na schemacie naniesiono 10 punktów interaktywnych.

  1. Łopatki kierujące myślnik kierowniczki dyszy turbiny znajdują się pomiędzy turbinami  Na ilustracji w lewym górnym rogu

  2. Komory spalania znajdują się na zewnątrz. Na ilustracji środkowy górny punkt.

  3. Rura płomieniowa znajduję się pod komorami spalania.

  4. Łopatki kierujące kierownice na wylocie sprężarki wysokiego ciśnienia znajduję się pomiędzy osłonami. Na ilustracji po prawej stronie 

  5. Obudowa wewnętrzna obudowy spalania znajduje się pod łopatkami kierującymi kierownicą na wylocie sprężarki wysokiego ciśnienia.

  6. Dysza rozpalająca paliwo znajduje się pomiędzy osłonami. Na ilustracji w środku od dołu.

  7. Kołnierz montażowy obudowy sprężarki znajduje się na tylnej krawędzi. Na ilustracji w prawym dolnym rogu.

  8. Kolektor paliwa znajduje się pomiędzy osłonami pod  dyszą rozpylająca paliwo.

  9. Otwory powietrza rozrzedzającego znajdują się pomiędzy osłonami, nad dyszą rozpalającą paliwa.

  10. Kołnierz mocujący obudowę turbiny znajduję się na przedniej krawędzi. Na ilustracji w lewym dolnym rogu.

Powrót na górę stronyPowrót na górę strony

7

Schemat budowy pierścieniowej komory spalania z parownicami

Komora spalania pierścieniowa z parownikami jest częścią silnika odrzutowego, gdzie dochodzi do spalania paliwa i powietrza. Jest to bardziej zaawansowana wersja klasycznej komory spalania, ponieważ zawiera dodatkowe elementy, takie jak parowniki, które pozwalają na lepsze wykorzystanie energii spalania. Głównym zadaniem komory spalania pierścieniowej z parownikami jest zapewnienie odpowiedniego środowiska do spalania mieszanki paliwowo‑powietrznej i kontrolowania strumienia gazów powstałych w wyniku reakcji chemicznej. Konstrukcja komory składa się z korpusu komory, który jest odpowiedzialny za utrzymanie ciśnienia i kierowanie strumienia gazów spalania, oraz pierścieni spalania, które służą do kierowania strumienia gazów spalania wokół komory. Parowniki, umieszczone wokół pierścieni, dodatkowo rozdrabniają mieszankę paliwowo‑powietrzną, co zwiększa jej powierzchnię, co umożliwia bardziej efektywne spalanie.

RFI1tmtTNdNTM
Ilustracja przedstawia schemat budowy pierścieniowej komory spalania z parownicami z jej wybranymi elementami. Jest to zbliżenie na wnętrze komory spalania. Rura płomieniowa w tego typu komorze nie przypomina już kształtem rury a bardziej pustą przestrzeń pomiędzy dwoma walcowatymi obudowami oraz z otworami powietrza rozrzedzającego na swojej powierzchni. Po jednej stronie znajdziemy łopatki kierujące dyszy turbiny a po drugiej rurkę doprowadzającą paliwo, rurkę parowania oraz otwory powietrza wtórnego.
Schemat budowy pierścieniowej komory spalania
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ilustracja przedstawia schemat budowy pierścieniowej komory spalania z parownicami z jej wybranymi elementami.  Poszczególne elementy układu wyróżniono punktami interaktywnymi. Po kliknięciu punktu pojawia się ramka z podpisem w formie tekstowej i dźwiękowej. Na schemacie naniesiono 6 punktów interaktywnych.

  1. Rurka płomieniowa  przypomina kształtem  bardziej pustą przestrzeń pomiędzy dwoma walcowatymi obudowami oraz z otworami powietrza rozrzedzającego na swojej powierzchni. Na ilustracji znajduje się w środkowej części układu.

  2. Otwory powietrza rozrzedzającego znajdują się na rurce promieniowej.
    3.Łopatki kierujące/kierowniczki dyszy turbiny znajdują się pod budową i erścieniowej komory spalania. Na ilustracji w prawym rogu.

  3. Rurka parowania na ilustracji znajduje się w lewym dolnym rogu.

  4. Otwory powietrza wtórnego znajdują się obok rurki parowania.

  5. Rurka doprowadzająca paliwo na ilustracji znajduje się na środku, w lewym rogu.

Powrót na górę stronyPowrót na górę strony

Powrót do spisu treściDHSY7KA4MPowrót do spisu treści