Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ В ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) - Патент РФ 2052145
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ В ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ В ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ В ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в энергетике, а именно при преобразовании тепловой энергии в механическую в газотурбинном двигателе. Сущность изобретения: перед входом во вращающуюся камеру сгорания 2 сживают рабочее тело и закручивают его относительно оси газотурбинного двигателя, нагревают в камере сгорания 2, расширяют на выходе из нее и подают в турбину 3 для дальнейшего расширения в ней. Рабочее тело до выхода из камеры сгорания 2 закручивают относительно оси газотурбинного двигателя до подачи в турбину 3, при этом направления закрутки на входе и выходе камеры сгорания 2 противоположны. Газотурбинный двигатель имеет установленную с возможностью вращения относительно турбины 3 камеру сгорания 2, имеющую вход и выход и множество внутренних профилированных каналов 10, образованных множеством стенок 11, образующих на выходе камеры сгорания 2 расширяющие рабочее тело сопла 12 и расположенных на выходе камеры сгорания с углом наклона их проекций на плоскость развертки камеры сгорания относительно линии пересечения плоскости, проведенной через продольную ось двигателя с плоскостью развертки, до 150 . На входе камеры сгорания 2 угол наклона проекций стенок 11 профилированных каналов 10 на плоскость развертки камеры сгорания 2 относительно линии пересечения плоскости, проведенной через продольную ось двигателя с плоскостью развертки, составляет 0 - 75o. 2 с. и 18 з. п. ф-лы, 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2052145
Класс(ы) патента: F02C3/16
Номер заявки: 93039535/06
Дата подачи заявки: 08.08.1993
Дата публикации: 10.01.1996
Заявитель(и): Рахмаилов Анатолий Михайлович
Автор(ы): Рахмаилов Анатолий Михайлович
Патентообладатель(и): Рахмаилов Анатолий Михайлович
Описание изобретения: Изобретение относится к энергетике, а именно к способам преобразования тепловой энергии в механическую в газотурбинном двигателе и газотурбинному двигателю, реализующему этот способ.
Известен способ преобразования тепловой энергии в механическую в газотурбинном двигателе, имеющем вращающуюся камеру сгорания с размещенным в ней сопловым аппаратом в виде множества профилированных каналов, при котором перед входом в камеру сгорания сжимают рабочее тело и закручивают его относительно оси газотурбинного двигателя, нагревают в камере сгорания, расширяют на выходе из камеры сгорания и подают в турбину для дальнейшего расширения в ней [1] Газотурбинный двигатель имеет турбину, а также компрессор и установленную с возможностью вращения относительно турбины камеру сгорания, имеющую вход и выход и множество внутренних профилированных каналов, образованных множеством стенок. Эти стенки образуют на выходе камеры сгорания расширяющие рабочее тело сопла и расположены с углом наклона их проекций на плоскость развертки камеры сгорания относительно линии пересечения плоскости, проведенной через продольную ось двигателя с плоскостью развертки 90-150о на выходе камеры сгорания.
При использовании указанного способа направление закрутки рабочего тела, поступающего от компрессора на вход камеры сгорания, противоположно направлению вращения камеры сгорания. Это приводит к большим потерям на вход потока рабочего тела в камеру сгорания из-за резкого изменения направления движения потока. При скоростях воздуха на входе в камеру сгорания в современных газотурбинных двигателях с обычной камерой сгорания порядка 200 м/с потери на вход составляют 8-10% а при скорости 250-300 м/с они достигают 12-13% При противоположных направлениях вращения камеры сгорания и закрутки потока на входе в нее эти потери по меньшей мере удвоятся и могут составлять до 20-30% Очевидно, что при таких потерях применение описанного способа и основанного на нем газотурбинного двигателя становится практически нецелесообразным. Кроме того, предложенный двигатель требует обязательного применения подшипников между валами камеры сгорания и турбины, так как они вращаются в противоположных направлениях. Эти подшипники работают на высоких скоростях и в условиях высоких температур, что предъявляет к ним повышенные требования. При этом не только усложняется изготовление и повышается стоимость двигателя, но в значительной мере снижается его надежность и усложняется обслуживание. В то же время использование таких способа и двигателя весьма привлекательно, так при этом возникает возможность получения дополнительной механической мощности от вращения камеры сгорания. Кроме того, вращающаяся камера сгорания позволяет обойтись без применения специального соплового аппарата на входе турбины. Дополнительным преимуществом вращающейся камеры сгорания является возможность размещения входных кромок стенок профилированных каналов камеры сгорания вне зоны горения, а именно в зоне смесеобразования.
В основу изобретения положена задача создания способа и газотурбинного двигателя указанного типа, в которых организация потока рабочего тела в проточной части двигателя между компрессором и турбиной и геометрия внутренней полости камеры сгорания выполнены таким образом, чтобы свести к минимуму изменения направления потока рабочего тела.
Поставленная задача решается тем, что в способе преобразования тепловой энергии в механическую в газотурбинном двигателе, имеющем вращающуюся камеру сгорания с размещенным в ней сопловым аппаратом в виде множества профилированных каналов перед входом в камеру сгорания сжимают рабочее тело и закручивают его относительно оси газотурбинного двигателя, нагревают в камере сгорания, расширяют на выходе из камеры сгорания и подают в турбину для дальнейшего расширения в ней. При этом в соответствии с изобретением рабочее тело на выходе камеры сгорания сгорания закручивают относительно газотурбинного двигателя до подачи в турбину с противоположными направлениями закрутки на входе и выходе камеры сгорания.
При таком способе направление потока рабочего тела на входе в камеру сгорания изменяется лишь незначительно, так как при противоположных направлениях закрутки рабочего тела относительно продольной оси двигателя на входе и выходе камеры сгорания направление закрутки рабочего тела на выходе компрессора совпадает с направлением вращения камеры сгорания. В этом случае потери на вход в камеру сгорания будут ниже, чем на вход в стационарную камеру сгорания, так как при подаче в стационарную камеру сгорания требуется сведение к минимуму закрутки потока, что также связано с потерями. При вращающейся камере сгорания в этом нет необходимости. Кроме того, при таком способе появляется реальная возможность снятия механической мощности с вращающейся камеры сгорания, например путем ее установки на одном валу с компрессором. Это позволяет снизить температуру рабочего тела, поступающего на лопатки турбины благодаря срабатыванию части тепловой энергии в камере сгорания. В результате можно в значительной мере уменьшить подачу охладителя для доведения температуры рабочего тела до температуры, приемлемой для подачи в турбину без ухудшения КПД двигателя. Кроме того, степень расширения неохлажденного рабочего тела благодаря вращению камеры может быть увеличена примерно в 1,2-1,5 раз.
Целесообразно изменять угол закрутки рабочего тела относительно продольной оси газотурбинного двигателя перед входом в камеру сгорания. При этом увеличивается турбинный эффект камеры сгорания, что особенно важно для применения газотурбинного двигателя в наземных транспортных средствах, где двигатель работает в режиме резко и часто изменяющихся нагрузок, приводящих к переменному крутящему моменту на валу.
Целесообразно поток расширенного и закрученного рабочего тела, выходящего из камеры сгорания, смешивать перед входом в турбину с охладителем. При этом не только обеспечивается снижение температуры рабочего тела перед подачей в турбину, но и уменьшается количество сжимаемого перед камерой сгорания рабочего тела. Это позволяет повысить КПД.
Целесообразно рабочее тело дополнительно расширять во время смешения с охладителем. При этом обеспечивается дополнительное использование теплового перепада благодаря расширению рабочего тела до его конечного охлаждения перед подачей в турбину, что приводит к соответственному повышению КПД и полезной мощности.
При нагревании охладителя до смешения с рабочем телом повышается КПД, так как при этом увеличивается массовый расход рабочего тела через турбину.
Целесообразно на начальной стадии расширения и закрутки поток рабочего тела смешивать с охладителем до выхода камеры сгорания. При этом обеспечивается охлаждение стенок каналов камеры сгорания, что позволяет снизить требования к материалам. Кроме того, при этом можно более эффективно снизить температуру рабочего тела, так как в этом случае относительные скорости смешиваемых потоков невелики, и потери на смешение снижаются.
Поставленная задача также решается тем, что в газотурбинном двигателе, имеющем турбину, компрессор и установленную с возможностью вращения относительно турбины камеру сгорания, имеющую вход и выход и множество внутренних профилированных каналов, образованных множеством стенок, образующих на выходе камеры сгорания расширяющие рабочее тело сопла и расположенных на выходе камеры сгорания с углом α наклона их проекций на плоскость развертки камеры сгорания относительно линии пересечения плоскости, проведенной через продольную ось двигателя, с плоскостью развертки до 150о, в соответствии с изобретением на входе камеры сгорания угол β наклона проекций стенок профилированных каналов на плоскость развертки камеры сгорания относительно линии пересечения плоскости, проведенной через продольную ось двигателя с плоскостью развертки, составляет 0-75о.
В газотурбинном двигателе, содержащем центростремительную турбину, а также компрессор и установленную с возможностью вращения относительно турбины камеру сгорания, имеющую вход и выход и множество внутренних профилированных каналов, образованных множеством стенок, образующих на выходе камеры сгорания расширяющие рабочее тело сопла, в соответствии с изобретением камера сгорания установлена концентрично с турбиной и стенки профилированных каналов расположены с углом β наклона относительно радиуса камеры сгорания до 150о на выходе камеры сгорания, а на выходе с углом α наклона относительно радиуса камеры сгорания 0-75о.
При такой конструкции двигателя направление потока рабочего тела на входе в камеру сгорания изменяется лишь незначительно, так как при указанных углах α и β расположения стенок профилированных каналов обеспечиваются противоположные направления закрутки рабочего тела относительно продольной оси двигателя на входе и выходе камеры сгорания, а направление закрутки рабочего тела на выходе компрессора совпадает с направлением вращения камеры сгорания. В этом случае потери на вход в камеру сгорания будут ниже, чем потери на вход в стационарную камеру сгорания, так как при подаче в стационарную камеру сгорания требуется сведение к минимуму закрутки потока, что также связано с потерями. При вращающейся камере сгорания в этом нет необходимости. Кроме того, можно снимать механическую мощность с вращающейся камеры сгорания, например, путем ее установки на одном валу с компрессором. Это позволяет снизить температуру рабочего тела, поступающего на лопатки турбины благодаря срабатыванию части тепловой энергии в камере сгорания. В результате можно в значительной мере уменьшить подачу охладителя для доведения температуры рабочего тела до температуры, приемлемой для подачи в турбину без ухудшения КПД двигателя. Кроме того, степень расширения неохлажденного рабочего тела благодаря вращению камеры может быть увеличена примерно в 1,2-1,5 раз. При угле α наклона проекций стенок профилированных каналов на плоскость развертки камеры сгорания относительно линии пересечения плоскости, проведенной через продольную ось двигателя, с плоскостью развертки на входе турбины меньше 0 будет иметь место нерасчетное течение и ударный вход потока в камеру сгорания, что приводит к резкому повышению потерь. Кроме того, камера перейдет в режим эксгаустера, что также ведет к росту потерь. Если указанный угол α будет более 75о, уменьшается проходное сечение камеры сгорания, что ведет к снижению удельной мощности двигателя.
Перед входом камеры сгорания целесообразно установить устройство для изменения угла закрутки поступающего от компрессора рабочего тела. При этом сильнее проявляется турбинный эффект камеры сгорания, что особенно важно для применения газотурбинного двигателя в наземных транспортных средствах, где двигатель работает в режиме резко и часто изменяющихся нагрузок, приводящих к переменному крутящему моменту на валу.
Устройство для изменения угла закрутки поступающего от компрессора рабочего тела целесообразно выполнить регулируемым. При этом можно оптимизировать режим работы камеры сгорания для адаптации к быстро меняющимся нагрузкам.
Стенки профилированных каналов выполнены с внутренними полостями, сообщающимися с одной стороны с источником охладителя, а с другой с входом турбины. При этом обеспечивается интенсивное охлаждение стенок профилированных каналов и появляется возможность их изготовления из традиционных материалов, используемых в турбиностроении. Кроме того, при этом происходит подача охладителя на вход турбины для смешения с нагретым рабочим телом с тем, чтобы довести его температуру до приемлемой для турбины.
Внутренние полости стенок профилированных каналов целесообразно выполнить сообщающимися с внутренней полостью камеры сгорания. При таком устройстве обеспечивается предварительное смешивание рабочего тела с охладителем, а также улучшается охлаждение стенок каналов и стенок камеры, что повышает надежность.
Целесообразно между выходом камеры сгорания и входом турбины образовать камеру смешения, сообщающуюся с источником охладителя. При этом обеспечивается улучшение режима смешения нагретого рабочего тела с охладителем для получения равномерного по поперечному сечению потока рабочего тела, направляемого к турбине.
Целесообразно между камерой смешения и источником охладителя установить устройство для нагревания охладителя. При этом увеличивается массовый расход рабочего тела, что приводит к повышению удельной мощности двигателя.
На фиг. 1 представлена схема газотурбинного двигателя, иллюстрирующая вариант осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 схема газотурбинного двигателя, иллюстрирующая другой вариант осуществления способа; на фиг. 3 схематичное изображение предлагаемого газотурбинного двигателя в продольном разрезе; на фиг. 4 развертка проточного тракта предлагаемого газотурбинного двигателя, показанного на фиг. 3, на участке между осевым компрессором и турбиной (увеличено); на фиг. 5 вариант конструкции предлагаемого газотурбинного двигателя с центростремительной турбиной, продольный разрез; на фиг. 6 частичный разрез VI-VI на фиг. 5 (увеличено).
Предлагаемый способ заключается в следующем. Рабочее тело в виде окислителя (воздух) поступает от компрессора 1 по стрелке А на вход камеры сгорания 2, куда также поступает топливо от источника (не показан) по стрелке В. Топливо подается в направляющий аппарат или камеру, расположенную непосредственно перед входом камеры сгорания 2. Перед сгоранием топлива с воздухом происходит смесеобразование, при этом получаемый поток смеси закручен относительно продольной оси газотурбинного двигателя компрессором 1, в результате чего при сгорании смеси образуется закрученный поток нагретого рабочего тела, который движется в камере сгорания 2. Камера сгорания 2 имеет внутри множество профилированных каналов, образованных криволинейными стенками, благодаря чему камера сгорания вращается. Вращение камеры сгорания усиливается благодаря тому, что профилированные каналы образуют на выходе камеры сгорания 2 сопла (дозвуковые или сверхзвуковые), расширяющие нагретое рабочее тело с возникновением реактивной тяги. Расширенное и закрученное тело поступает с выхода камеры сгорания 2 в турбину 3, где происходит его дальнейшее расширение для производства полезной работы. Охладитель, например воздух, от компрессора 1 может поступать по стрелке С через теплообменник 4, нагреваемый выхлопными газами турбины 3, поступающими по стрелке D, или другим способом. Охладитель можно подавать от компрессора напрямую. Можно использовать в качестве охладителя выхлопные газы от турбины 3 (не показано). Как показано на фиг. 1, камера сгорания 2 установлена на валу 5, а компрессор 1 на валу 6. На этом же валу 6 установлена турбина 3. Таким образом, турбина 3 вращается рабочим телом, поступающим от вращающейся камеры сгорания 2. В соответствии с изобретением благодаря геометрии каналов камеры сгорания 2 направление закрутки рабочего тела относительно продольной оси газотурбинного двигателя на входе камеры сгорания 2 противоположно направлению закрутки рабочего тела, поступающего с выхода камеры сгорания 2 на турбину 3. При этом очевидно, что вал 6 компрессора и турбины вращается в одну сторону, а вал 5 в другую и с него можно снимать основную (полезную) мощность. Турбина 3 приводит во вращение компрессор 1, установленный на валу 6. Очевидно, что снимать основную (полезную) мощность с камеры сгорания 2 наиболее целесообразно, так как в ней происходит расширение нагретого рабочего тела, имеющего максимальные термодинамические параметры. Такой вариант осуществления предлагаемого способа предпочтителен для энергетических установок транспортных средств, где требуется работа в режиме быстро меняющихся нагрузок. Система регулирования мощности такого двигателя будет сложнее, однако это компенсируется повышенным КПД. При этом камера сгорания 2 фактически работает как активнореактивная турбина. Воздух, поступающий для горения в камеру сгорания 2, нагревается теплообменником 7, нагреваемым газами от турбины 3, как хорошо известно в данной области техники для улучшения смесеобразования и сгорания, а также повышения термического КПД двигателя.
Вариант осуществления предлагаемого способа, представленный на фиг. 2, аналогичен описанному выше. В этом варианте камера сгорания 2 установлена на одном валу 6 с компрессором 1 и служит только для привода компрессора. Основная (полезная) мощность снимается с вала 5 турбины 2. В этом варианте охладитель по линии С поступает в камеру смешения 8 перед входом в турбину 3 для обеспечения более благоприятного режима смешения рабочего тела с охладителем.
Предлагаемый газотурбинный двигатель (фиг. 3, 4) имеет компрессор 1, установленный на валу 6, на котором также установлена камера сгорания 2, имеющая вход, сообщающийся с компрессором 1. Перед входом камеры сгорания 2 расположены форсунки (не обозначены) для подачи топлива по стрелке В. Перед входом камеры сгорания 2 расположен направляющий аппарат 9. На выходе камеры сгорания 2 установлена турбина 3, вращающаяся на своем валу 5. Кроме того, перед входом в камеру сгорания может быть установлен теплообменник (не показан) для нагревания рабочего тела (воздуха) перед подачей для смешивания с топливом и образования топливно-воздушной смеси.
Внутренняя полость камеры сгорания 2 разделена на множество профилированных каналов 10 (фиг. 4), образованных стенками 11. Геометрия стенок 11 такова, что на выходе камеры сгорания 2 каналы 10 образуют дозвуковые или сверхзвуковые сопла 12 для расширения потока рабочего тела, выходящего из камеры сгорания 2. Стенки 11 выполнены таким образом, что на выходе камеры сгорания 2 угол α наклона их проекций на плоскость развертки камеры сгорания относительно линии О-О пересечения плоскости, проведенной через продольную ось О11 (фиг. 3) двигателя с плоскостью развертки составляет до 150о, а на входе камеры сгорания 2 угол β наклона проекций стенок 11 профилированных 10 каналов на плоскость развертки камеры сгорания 2 относительно линии О-О пересечения плоскости, проведенной через продольную ось О11 двигателя с плоскостью развертки составляет 0-75о. При такой геометрии (углах атаки) направления закрутки рабочего тела на входе и выходе камеры сгорания 2 противоположны.
Как показано на фиг. 3, 4, стенки 11, образующие профилированные каналы 10, имеют внутренние полости 13, сообщающиеся с источником охладителя (компрессором 1) и с выходом камеры сгорания или с входом турбины 2. Фактически эти полости образуют внутренние каналы стенок 11 для подачи охладителя. Стенки 11 также могут иметь отверстия (щели) 14 для подачи части охладителя на наружные поверхности стенок 11, а также для охлаждения наружных стенок (не обозначены) камеры сгорания 2. В частном случае стенки 11 могут быть выполнены из пористого материала. При этом для прохода охладителя через поры он должен будет иметь соответствующее давление, превышающее давление в профилированных каналах 10. Охладитель, поступающий из полостей 13 стенок 11 камеры сгорания 2, попадает в камеру смешения 8 между выходом камеры сгорания 2 и турбиной 3, где смешивается с потоками рабочего тела, выходящего из профилированных каналов 10 для подачи охлажденного рабочего тела в турбину 3.
Перед входом в камеру сгорания 2 установлен направляющий аппарат 9 для изменения угла закрутки рабочего тела. В направляющем аппарате установлены форсунки (не обозначены) для подачи топлива. Этот направляющий аппарат 9 может быть выполнен регулируемым (с разворотом лопастей) для оптимизации режима работы при сильно меняющихся нагрузках.
При работе предлагаемого газотурбинного двигателя сжатый воздух от компрессора 1, первоначально вращаемого пусковым двигателем (не показан), поступает в камеру сгорания 2, а именно в профилированные каналы 10, образованные стенками 11. При этом воздух первоначально закручен осевым компрессором 1, и его закрутка увеличивается или уменьшается направляющим аппаратом 9. Угол атаки β на входе в профилированные каналы 10 камеры сгорания 2 составляет 0-75о, что соответствует оптимальному (безударному) входу сжатого рабочего тела в каналы 10. Рабочее тело перед поступлением в каналы 10 смешивается с топливом на участке между направляющим аппаратом 9 и входом камеру сгорания 2, где начинается горение топлива с помощью устройства розжига (не показано). В результате образуется нагретое и сжатое рабочее тело, движущееся с высокой скоростью по профилированным каналам 10. При этом входные кромки стенок 11 находятся в наиболее холодной зоне и не требуют специального охлаждения. Благодаря тому, что на выходе камеры сгорания 2 угол схода α рабочего тела составляет до 150о, происходит закрутка потока в обратном направлении, что приводит к созданию реактивной тяги. Таким образом сопла 12 и угол α, определяющий их положение, обеспечивают вращение камеры сгорания 2 на валу 6. Это вращение используется для привода компрессора 1. Угол α реально может составлять 91-150о. Нижняя граница этого угла определяет режим максимальной закрутки, однако при этом будет практически сведено на нет выходное поперечное сечение профилированных каналов, и такой двигатель практически не сможет работать. На практике этот угол может составлять 100-120о. При угле более 120о начинает снижаться крутящий момент вследствие роста осевой составляющей реактивной тяги из-за уменьшения закрутки, а при угле 150о происходит резкое падение крутящего момента.
Рабочее тело, выходящее из профилированных каналов 10, поступает в камеру смешения 8, куда поступает охладитель (например, воздух от компрессора 1) по стрелке С (фиг. 3). При смешении рабочего тела с охладителем в камере смешения 8 образуется поток рабочего тела, имеющий температуру, допускающую его подачу в турбину 3. Охладитель, поступающий в камеру смешения 8, может предварительно проходить через тот же теплообменник, который используется для нагревания воздуха, поступающего в камеру сгорания, или может нагреваться в отдельном теплообменнике. При этом обеспечивается увеличение массового расхода через турбину 3 и повышение удельной мощности и КПД двигателя. Турбина 3 вращает вал 5, с которого снимается полезная мощность для потребителя.
Во время работы газотурбинного двигателя часть охладителя поступает во внутренние полости 13 стенок 11 каналов 10, как показано стрелками С на фиг. 3, и далее выходит через щели 14, охлаждая наружную поверхность стенок 11 с образованием на ней пленочного охлаждающего слоя, также охлаждая стенки камеры сгорания 2. Это позволяет снизить требования к материалу камеры сгорания 2. На фиг. 5, 6, где одинаковые детали обозначены теми же позициями, что и на фиг. 3, 4, показан вариант конструкции предлагаемого газотурбинного двигателя, в котором применена центростремительная турбина 3. В этом варианте отличие заключается в том, что камера сгорания установлена концентрично с турбиной и стенки профилированных каналов расположены с углом наклона относительно радиуса камеры сгорания α до 150о на выходе камеры сгорания, а на выходе с углом наклона β 0-75о. Газотурбинный двигатель в этом варианте имеет теплообменник 7 для нагревания воздуха, поступающего на сгорание на вход камеры сгорания 2 и на охлаждение в камеру смешения 8 перед турбиной 3. Эти два потока воздуха могут нагреваться и отдельными теплообменными устройствами. Нагревание теплообменника производится выхлопными газами турбины 3. Работает этот газотурбинный двигатель так же, как показанный на фиг. 3, 4.
При использовании предлагаемого способа газотурбинный двигатель мощностью 500 л. с. и массой 125 кг имеет следующие параметры: Расход топлива 140-150 г/л.с.-ч Габаритные раз- меры (с редукто- ром): Длина 575 мм Диаметр 420 мм
Формула изобретения: 1. Способ преобразования тепловой энергии в механическую в газотурбинном двигателе, заключающийся в сжатии рабочего тела и закручивании его относительно оси двигателя, введении закрученного рабочего тела во вращающуюся камеру сгорания, нагреве в последней, расширении и закручивании на выходе из нее нагретого рабочего тела, отличающийся тем, что направление закрутки вводимого во вращающуюся камеру сгорания совпадает с направлением вращения камеры сгорания и противоположно направлению закрутки на выходе из последней.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе преобразования тепловой энергии в механическую изменяют угол закрутки рабочего тела, вводимого во вращающуюся камеру сгорания.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют подачу охладителя в поток расширенного и закрученного рабочего тела, выходящий из вращающейся камеры сгорания.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно расширяют поток расширенного и закрученного рабочего тела во время его смешения с охладителем.
5. Способ по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что дополнительно нагревают охладитель перед его подачей в расширенное и закрученное рабочее тело.
6. Способ по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что подачу охладителя в нагретое рабочее тело осуществляют одновременно с его расширением и закручиванием.
7. Газотурбинный двигатель, содержащий турбину, компрессор, установленную с возможностью вращения камеру сгорания, имеющую стенки, образующие профилированные каналы с выходными соплами, отличающийся тем, что угол наклона срединной линии проекции стенок на плоскость развертки камеры сгорания на выходе из последней относительно линии пересечения плоскости, проведенной через продольную ось двигателя, с плоскостью развертки, равен 91 - 150o, а на входе в камеру сгорания - не более 75o.
8. Двигатель по п. 7, отличающийся тем, что он снабжен устройством для изменения угла закрутки поступающего от компрессора рабочего тела, подаваемого на вход вращающейся камеры сгорания.
9. Двигатель по п. 8, отличающийся тем, что устройство для изменения угла закрутки поступающего от компрессора рабочего тела, подаваемого на вход вращающейся камеры сгорания, выполнено регулируемым.
10. Двигатель по пп. 7 - 9, отличающийся тем, что он снабжен источником охладителя, стенки профилированных каналов выполнены с внутренними полостями, сообщающимися с одной стороны с источником охладителя, а с другой - с внутренней полостью камеры сгорания.
11. Двигатель по пп. 7 - 9, отличающийся тем, что внутренние полости стенок профилированных каналов сообщены с входом турбины.
12. Двигатель по пп. 10 и 11, отличающийся тем, что он снабжен камерой смешения, расположенной между выходом камеры сгорания и входом турбины и подключенной к источнику охладителя.
13. Двигатель по п. 12, отличающийся тем, что он снабжен устройством для нагрева охладителя, установленным между камерой смешения и источником охладителя.
14. Газотурбинный двигатель, содержащий турбину, компрессор, установленную с возможностью вращения камеру сгорания, имеющую стенки, образующие профилированные каналы с выходными соплами, отличающийся тем, что турбина выполнена центростремительной, камера сгорания расположена концентрично с последней, стенки профилированных каналов на выходе расположены с углом наклона их средней линии к радиусу, равным 91 - 150o, а на входе - не более 75o.
15. Двигатель по п. 14, отличающийся тем, что он снабжен устройством для изменения угла закрутки поступающего от компрессора рабочего тела, подаваемого на вход вращающейся камеры сгорания.
16. Двигатель по п. 15, отличающийся тем, что устройство для изменения угла закрутки поступающего от компрессора рабочего тела, подаваемого на вход вращающейся камеры сгорания, выполнено регулируемым.
17. Двигатель по пп. 14 - 16, отличающийся тем, что он снабжен источником охладителя, стенки профилированных каналов выполнены с внутренними полостями, сообщающимися с одной стороны с источником охладителя, а с другой - с внутренней полостью камеры сгорания.
18. Двигатель по п. 17, отличающийся тем, что внутренние полости стенок профилированных каналов сообщены с входом турбины.
19. Двигатель по пп. 17 и 18, отличающийся тем, что он снабжен камерой смешения, расположенной между выходом камеры сгорания и входом турбины и подключенной к источнику охладителя.
20. Двигатель по п. 19, отличающийся тем, что он снабжен устройством для нагрева охладителя, установленным между камерой смешения и источником охладителя.